Sjokkbølge

En sjokkbølge er en slags forstyrrelse som forplanter seg. Det er en type trykkbølge som oppstår ved skarpe, voldsomme forstyrrelser som lyn eller andre elektriske gnister, ved eksplosjoner og ved at legemer beveger seg med hastighet som er større enn lydhastigheten. Som en vanlig bølge fører den energi og kan forplante seg gjennom et medium (fast stoff, væske eller gass) eller i noen tilfeller utenom et materielt medium, som et elektromagnetisk felt. Sjokkbølger er kjennetegnet ved en brå, nesten diskontinuerlig endring i egenskapene til mediet. På tvers av en sjokkbølge er det nesten alltid en brå endring av trykk, temperatur og tetthet. En sjokkbølge flytter seg gjennom de fleste medier med en høyere fart enn en ordinær bølge.

I motsetning til solitoner (en annen form for ikke-lineære bølger) dissiperer energien i en sjokkbølge relativt raskt. I tillegg vil den tilhørende utvidingsbølgen nå og stundom slå seg sammen med sjokkbølgen, slik at den delvis blir utjevnet. Lyden som følger et fly eller et prosjektil som bryter lydmuren er lydbølgen som kommer av at sjokkbølgen og utvidingsbølgen som flyet skaper slår seg sammen.

Når en sjokkbølge går gjennom et stoff, blir den totale energien bevart, men energien som kan utvinnes som arbeid og entropi øker. Dette fører for eksempel til en friksjonskraft på flyet som bryter lydmuren.

Etter en eksplosjon vil det oppstå store forandringer i trykk og temperatur. Trykkforandringen vil bre seg utover som en kulebølge med en hastighet som kan være vesentlig større enn normal lydhastighet, men hastigheten vil avta forholdsvis raskt fordi energien som bølgen fører med seg, overføres til varme.

Fra et prosjektil med overlydsfart sprer sjokkbølgen seg som en parabolsk bølge eller, hvis hastigheten ikke er for stor, tilnærmet som en konisk bølge, machbølge, begrenset av en kjegleflate med toppunkt i prosjektilet. Kjeglens halve åpningsvinkel, machvinkelen, er bestemt ved at sinus til vinkelen er lik forholdet mellom prosjektilhastigheten og lydhastigheten. Fenomenet minner om utbredelse av overflatebølger på vann fra en båt i bevegelse. For lysbølger er det tilsvarende fenomen kjent som tsjerenkovstråling.

Se også 
 Eksplosjon
 Hydraulisk hopp
 Mach-bølge
 Magnetopause
 Sjokk i mekanikk
 Lydmuren

Referanser 

Fluiddynamikk
Bølger og strømninger