马赫锥

超声速三维流中以马赫角为半顶角的圆锥
马赫锥(Mach cone)是当一个微弱的点扰源(如尖头弹丸的顶尖)以超声速在大气中运动或位于超声速匀直流中时,存在一个以点扰源为顶点、把空间分为扰动区和未扰动区的锥面,锥的半顶角称为马赫角。[1][3]
马赫锥是奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)于1887年在分析弹丸扰动的传播图形时首先提出的,因而得名。马赫锥的锥面母线与物体运动方向所形成的角度
的关系是
。1907年,路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl)首次称谓角
为马赫角。[1]1934年切伦科夫发现了切伦科夫辐射。[4]1999年由美国爱荷华州立大学萨姆索诺夫(Samsonov)和格里(Goree)等人在实验室中观察到尘埃等离子体中的马赫锥现象。[5]
马赫锥有许多类别包括声波马赫锥[5],横波马赫锥[6]等。与他相关的其他定义有马赫数[7],马赫波[8]以及马赫角[9]都是物理学中的重要定义。

主要类别

当波源沿着线性轨迹穿过给定介质,且速度大于该介质中的波速时,就会出现马赫锥。尽管通常与声波或机械波相关,但它是一种普遍的波动特性,电磁波在此情况下也会出现马赫锥:当带电粒子以大于该介质中光速的速度穿过介质时,粒子发射著名的切伦科夫辐射,具有马赫锥形状。[10]