新燃岳「空振」の物理学。君は衝撃波を見たか。流体力学のお勉強(その37)。

新燃岳の爆発(2月1日午前7時54分)の映像で衝撃波を見た人も多いと思う。なにが起こっていたのか説明しよう。(ビデオ映像を添付したいのだが、手ごろなのがない。You Tube で見て欲しい。)例の、山を衝撃波がかけ下り、山肌にホコリが立ってた映像だ。

爆発により衝撃波が発生し、それが一番早く山を下りる。そのスピードを u1 とする。衝撃波の外側(周囲の状況)は、もちろん擾乱のない状態だ。衝撃波のすぐ後ろ(内側の火山側)の、密度ρ2、圧力p2、流体の速度 v2 とする。これらの数値は爆発のエネルギーと位置で決まる。流体力学のお勉強(その31)~(その36)を参照してほしい。式も示した。例えば爆発地点から3キロメートルの点での衝撃波とその背面の流れの最大速度(衝撃波から離れるにつれ、流れの速度は小さくなる)は添付のようだ。

観察者に爆音が聞こえるのは、衝撃波が到達したとき。衝撃波は、通常、音速よりはやく伝達する。

衝撃波の前面(衝撃波が来る前)では、当然ながら流体の速度はゼロだ。(風もないと仮定している。)衝撃波が通り過ぎると、そこに流体の速度 v2 が誘起される。この風が火山表面の「土ボコリ」を起こす。強風が吹いていることになる。

生物にとって重要なのは、衝撃波後流で密度がさがり、それとあいまって、温度が急激に上昇すること。(追記参照)この高温により生物は焼かれる。雲仙普賢岳の被害者はこの温度にやられた。

どの程度の u1、v2, T2 となるか。前述のように爆発のエネルギーと想定する位置の寄るので一概には数値は出せない。定点観測をして、爆発理論を検証したいものだ。(ちなみに、G. I.. Taylor は原子爆弾の爆発記録写真から未発表の原爆のエネルギーを算出し、あわせて、この理論の精度を検証した。有名な話。)

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(追記)
密度の低下は浮力を生み出す。これが悪名高い「きのこ雲」を作り出すことになる。Archimedean lift という。(アルキメデス浮力?)

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新燃岳「空振」の物理学。衝撃波の強さ。流体力学のお勉強(その36)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_21.html

新燃岳「空振」の物理学。怖いのは熱。流体力学のお勉強(その35)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_20.html

新燃岳「空振」の物理学。衝撃波の後ろの流れ場。流体力学のお勉強(その34)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_19.html

新燃岳「空振」の物理学。爆発エネルギーの効果。流体力学のお勉強(その33)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_18.html

新燃岳「空振」の物理学。衝撃波の伝播速度。流体力学のお勉強(その32)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_17.html

新燃岳爆発の「空振」は衝撃波shock wave による。流体力学のお勉強(その31)。
http://44579446.at.webry.info/201102/article_16.html

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衝撃波により圧力は急激に上昇します。流体力学のお勉強。(その30)
http://44579446.at.webry.info/201101/article_53.html

衝撃波の角度とくさびの角度の関係。流体力学のお勉強。(その29)
http://44579446.at.webry.info/201101/article_50.html

衝撃波とマッハ・コーンは別物(再論)。流体力学のお勉強。(その28)
http://44579446.at.webry.info/201101/article_49.html

衝撃波Shock wave の形状は飛行速度により変化します。流体力学のお勉強。(その27)
http://44579446.at.webry.info/201101/article_31.html

海の波の不思議。流体力学のお勉強。(その26)
http://44579446.at.webry.info/201010/article_43.html

超音速で飛行する時の衝撃波形状。流体力学のお勉強。(その25)
http://44579446.at.webry.info/201010/article_40.html

衝撃波とマッハ・コーンとは別物。流体力学のお勉強。(その24)
http://44579446.at.webry.info/201010/article_31.html

衝撃波(ショック・ウエーブ)の誤解。流体力学のお勉強。(その23)
http://44579446.at.webry.info/201010/article_28.html

ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その22)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_91.html

「はやぶさ」の再突入飛行経路はどうなっているのだろうか。流体力学のお勉強。(その21)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_89.html

ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その20)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_88.html

ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その19)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_60.html

ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その18)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_56.html

大気圏再突入のさせ方。流体力学のお勉強。(その17)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_49.html

ソニック・ブームとはなにか。流体力学のお勉強。(その16)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_44.html

大気圏再突入時の加熱現象に関する誤解。流体力学のお勉強。(その15)
http://44579446.at.webry.info/201008/article_19.html

新幹線先頭車両形状と境界層剥離。流体力学のお勉強。(その14)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_100.html

ベルヌーイの定理の誤解。流体力学のお勉強。(その13)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_97.html

新幹線先頭車両形状と空気抵抗。流体力学のお勉強。(その12)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_95.html

新幹線での耳ツン現象。流体力学のお勉強。(その11)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_86.html

新幹線車両の空気抵抗。流体力学のお勉強。(その10)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_62.html

新幹線車両の空気抵抗。流体力学のお勉強。(その9)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_59.html

新幹線車両は最後尾車両の形状が重要。流体力学のお勉強。(その8)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_57.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その7)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_56.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その6)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_52.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その5)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_48.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その4)
http://44579446.at.webry.info/201007/article_1.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その3)
http://44579446.at.webry.info/201006/article_28.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その2)
http://44579446.at.webry.info/201006/article_19.html

FIFAワールドカップ ぶれ球はなぜ起こるか。流体力学のお勉強。(その1)
http://44579446.at.webry.info/201006/article_18.html

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