年都過完了，你卻還不認識「激波」？

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短暫的春節就這樣結束了，童鞋們是不是和小編一樣，已經開始假期綜合征了？今年不能燃放煙花爆竹，總覺得過年的氣氛少了些。提起鞭炮，你可能還不知道吧，它們和子彈有著共同的奧秘——激波。今天，我們就來科普一下。

激波的來源

激波是一種不連續的傳播現象，在自然界里經常發生。它會在有坡度的河流里出現「水躍」，甚至在城市中的人群里出現。舉例來說，在一群滑雪比賽的人中，如果最前面的一個忽然被大樹擋住，同時又來不及警告後面的人，結果大家便一個跟著一個地碰在一起，成了一個密度大的人堆。這時，就出現了激波。

一般來說，激波的產生有兩種方法：一種是利用火藥的爆炸，比如鞭炮爆炸；另一種是利用物體的高速運動，比如發射出去的炮彈和超聲速飛行的飛機。

激波的「波動」

如果空氣里的壓強忽然發生變化，這種變化就會向各方傳播，產生「波動」。就像投一塊石頭到水裡，在水面上所出現的現象一樣。

如果波動區域里壓強的起伏小，就叫做小振幅波，平常的聲波便是屬於這一類的。反之，便叫做大振幅波。由於振幅小的關係，聲波的傳播對氣體的壓強和密度影響非常小，結果聲波就像沿著一條細長線而傳播的波動一樣，完全和這時介質的運動情況無關，只取決於空氣在未擾動情況下的狀態。

如果大氣是均勻的，聲波相對於介質的傳播速度便是個與波長無關的恆量。在標準狀態下，這個數值是每秒331米。傳播速度既然是恆量，波動區域里壓強和速度的微弱變化，即「波形」，便能保持固定不變地向前傳播。

波動的振幅大時，情形就變得很複雜。波動所產生的壓強變化大，在氣體里所引起的質點運動也就大。對於固定的坐標說，大振幅的傳播速度便是質點速度與聲速之和。因為壓強影響聲速，而聲速又與質點的速度有直接關係，結果大振幅的波動在傳播過程中便不可能保持固定不變的波形。

激波的傳播

我們可以設想這樣一個簡單的實驗：在一根很長的直管里裝置一個活塞，使活塞前後運動，在管內靜止的氣體里就能發生波動。當活塞急速往後退使它附近的氣體膨脹時，所發出向前傳播的波便是一個膨脹波，因為顯然波頭的壓強高而波尾低。如果活塞向前急速推進，使附近氣體壓縮，則在氣體里就會產生一個向前傳播的壓縮波。這個連續的壓縮波很快會演變成為一個不連續的波，即激波。當激波形成以後，就向前傳播。如果活塞的速度不變，激波的傳播速度也就不變。對於隨著激波一起運動的坐標來說，這個運動便是一個定常運動，由於傳播方向與波面垂直，這個激波也叫做正激波。

一般情況下，正激波運動所牽涉到的參數有激波前後氣體的壓強、密度和溫度以及激波和活塞的速度。而在實際問題中，波前氣體的狀態是事先就可以肯定的，但與活塞運動相應的速度或激波傳播的速度，則一般不能預知，這就需要人們給定或測量。

其實，激波是一個很普通的現象：它發生在高速氣流里、強烈的燃燒里（即爆震波），甚至是星的爆炸和太陽表面氣體的沖射。為了提高航空和火藥爆炸的新技術，研究激波對於氣流和火藥爆炸的影響和作用都是很重要的。近年來，天文物理學家還引用激波的特點來理解星際間的現象。如果大家有興趣，可以自行搜索資料，對激波進行更深入的了解哦！