宇宙流體力學?獵戶座的弓形激波
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文章來源:CFD界
上圖是美國宇航局(NASA)發布了一張由斯皮策太空望遠鏡拍攝的蛇夫座ζ星的圖片。
這顆星球以每秒24公里的速度在太空中“疾馳”,仿佛一艘行經宇宙之海的船只,推動漣漪蕩漾。
上圖則是哈勃望遠鏡拍攝的獵戶座LL星。它漂流在獵戶座的恒星“育嬰室”內,是顆還在誕生階段的變星,它發出比我們的太陽風還要高能量的恒星風。
當高速的恒星風沖擊緩慢移動的云氣時,就會產生一道激波前緣,它的特性和滑過水面的船首波(頭波)或以超音速飛行的飛機所造成激波相似。
在三維空間去看獵戶座LL星的弓形激波,它的形狀很像一個碗,而且從下方往上看時也最明亮。
這部分的獵戶座育嬰室呈現了無數我們在流體內常看到的形狀,而這些形狀都是因為恒星誕生的劇烈活動所產生的,其中包括照片右上角一顆暗星周圍的弓形波。
在你未來的星際旅行中,如果你偶然路過獵戶座,這說明你看到了弓形激波,傳說中的bow shock。當然,這里所說的不是空氣動力學中的normal shock,而是天文學中所說的,由于恒星風與行星電磁層的相遇導致的激波。
弓形激波起源于船舶工程領域,其類似于船首波(bow wave),在向前行駛的船頭處,海浪通常會形成船首波。
弓形激波與頭波不同之處在于,船首波通常是2維的,只存在于水面,而弓形激波則是三維的,呈球狀。且指向前進的方向。
在流體力學領域,我們都認為外太空的稀薄氣體并不適用于連續介質假定,這時候需要扔掉N-S方程。
但從另外一個角度,如果考慮足夠大的長度尺度,在這個尺度下,物質的行為甚至可以看作是流體。在這種情況下,弓形激波則蘊含了很多流體動力學特征。
上圖是一個被許多人用作桌面的背景圖,你發現其中獵戶座LL星的弓形激波了么
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