- утворюються при надзвуковому русі газу області (фронти), в яких брало мають місце різкі скачки щільності, тиску, темп-ри, ступеня іонізації газу і ін. Його параметрів.

Освіта У.В. розглянемо на наступному прикладі. Нехай в досить довгу трубу, наповнену спочатку нерухомим газом, вдвигается з постійною швидкістю поршень. Газ перед поршнем стискається, його тиск призводить в рух наступний шар. Стан руху передається в газі зі швидкістю звуку, можна сказати, що в газі поширюється звукова хвиля. Оскільки поршень рухається в одному напрямку, ця хвиля не перебуває з стиснень і розрідження, як хвиля від хитається мембрани. Просто газ перед поршнем поступово починає рухатися. Якщо швидкість поршня менше швидкості звуку в газі, то звукові хвилі йдуть від нього і поступово весь газ в трубі починає рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості поршня. Нехай тепер поршень рухається зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку. Тоді звукові хвилі не встигають піти від поршня і швидко просунути область стиснення газу на великі відстані. Через це зростають щільність газу безпосередньо перед поршнем, температура газу, а отже, і швидкість звуку, к-раю збільшується до тих пір, поки не стане можливим перенесення області стиснення газу вперед від поршня.

Газ перед поршнем з настанням цього моменту різко ділиться на дві частини - одна, прилегла до поршня, рухається, інша залишається нерухомою, тому що вона не встигає прийти в рух під впливом звукових хвиль. Нерухомий газ шар за шаром приходить в рух лише тоді, коли отримує поштовх від газу, що рухається перед поршнем. Кордон між рухомим газом і нерухомим різка, вона являє собою фронт У.В. Швидкість фронту дещо більше, ніж швидкість поршня, так що товщина шару стисненого газу і його маса весь час зростають. Проходження фронту У.В. різко змінює властивості газу - стрибком зростають його щільність, тиск, темп-ра. Оскільки швидкість перетворення енергії спрямованого, упорядкованого руху частинок газу в енергію хаотичного, теплового руху пропорційно градиентам (перепадів) щільності, темп-ри, швидкості, то всередині фронту У.В., де ці градієнти великі, відбувається посилена диссипация (перетворення) кинетич. енергії надзвукового руху газу в теплоту. Збільшення темп-ри газу за фронтом сильної У.В. пропорційно квадрату її швидкості.

У зовн. шарах атмосфер зірок, в туманностях, в міжпланетної і міжзоряному середовищі градієнти (щільності, темп-ри та ін.) малі, тому в цих середовищах диссипация кинетич. енергії не грає помітної ролі. Однак у багатьох космічних. явищах У.В. грають важливу роль. Напр., сонячний вітер налітає на земну магнітосферу зі швидкістю бл. 500 км / с (більше швидкості звуку в ній), потім він повинен раптово зупинитися через тиск магн. поля Землі. На кордоні магнітосфери утворюється область щільної плазми з високою температурою і з інтенсивною плазмової турбулентністю , К-раю служить передавальною ланкою в аномально ьистрой диссипации кінетичної енергії сонячного вітру в теплоту. Якби швидкість сонячного ветрабила менше швидкості звуку (~ 10 км / с), то область стиснення розширилася б в напрямку Сонця і привела б до перебудови потоку і спокійного обтіканню їм магнітосфери.

Товщина фронту У.В. визначається диссипативними процесами. У щільному газі (плазмі), де молекулярні (атомарні, електронні) в'язкість і теплопровідність істотні, товщина фронту У.В. - порядку довжини хвилі вільного пробігу частинок. Тут має місце безпосередня диссипация кинетич. енергії в теплоту. У більш розрідженій (бесстолкновітельной) плазмі кинетич. енергія У.В. не може відразу перейти в теплоту і виникають бесстолкновітельние ударні хвилі .

В силу дії принципу вмороженності магн. силових ліній в речовина (див. магнітогідродинаміка ) Одночасно зі стисненням газу в У.В. збільшується і напруженість магнітного. поля. Якщо поле паралельно фронту і стиск не супроводжується диссипацией енергії за рахунок випромінювання, то зростання магн. поля визначається співвідношенням:
,
де і H 1 - щільність газу і напруженість магнітного. поля перед фронтом У.В., і H 2 - значення цих же параметрів за фронтом У.В., - відношення теплоємності газу при постійному тиску і постійної щільності. При цьому для стійкості фронту У.В. в плазмі в магн. полем необхідно, щоб швидкість налітаючого на У.В. потоку плазми (якщо вона нерухома) або скоростьУ.в. в нерухомій плазмі була б більше швидкості магнітозвукових хвиль (в частночті, альвеновской швидкості, см. плазма ).

Збільшення темп-ри і щільності в У.В. підсилює радіаційну здатність газу. При цьому енергія іщлученія може безперешкодно нестися з області фронту У.В. У подібних У.В. з висвічуванням значить. частина кінетичної. енергії превращаетсяв енергію випромінювання, і тут скачки і H не обмежені межею, що встановлюються вищенаведеної ф-лій. У.В. з висвічуванням можуть ущільнити газ в міжзоряному просторі в дек. десятків разів. З іншого боку, сильне магн. поле зменшує стиснення газу в У.В. і, отже, зменшує дисипації енергії. У.В. з висвічуванням часто зустрічаються в міжзоряному просторі (зіткнення хмар міжзоряного газу, рух оболонки, скинутої нової або наднової зіркою, і т.п., див. Залишки спалахів наднових ). Подібні У.В. можуть спостерігатися, якщо вони досить інтенсивні, в формі волокнистих туманностей .

Специфічно космич. видом У.В. явл. іонізаційні розриви. На кордоні між областями міжзоряного водню HI і HII (див. міжзоряний газ ) Порівняно різко змінюється ступінь іонізації водню від майже повної в HII до майже нульовий в HI. Тому іонізуюче водень випромінювання зірок майже повністю поглинається нейтральними атомами в межах цього перехідного шару. Отже, тут частина енергії, що залишилася у електронів після їх відриву від атома, перетворюється в теплоту, нагріваючи газ і підвищує його тиск. У свою чергу, це викликає рух газу через іонізацію. розрив. Дослідження іонізації. розривів проводиться тими ж методаміЮ що і звичайних У.В. Якщо поблизу зони HII є щільна туманність, то іонізація. розриви спостерігаються у вигляді світних ободів - Римов.

У.В. також виникають в надрах зірок при гравітаційному колапсі , При русі в міжзоряному середовищі скинутих зірками оболонок, при спалахах на Сонці і на зірках - зірки, що спалахують типу Т Тельця, пульсуючі змінні зорі, де У.В. відразу переносять енергію з глибших шарів назовні. Тут товщина фронту У.В. дуже мала, але зате в цих випадках важливо враховувати умови руху У.В. в неоднорідному середовищі. Як правило, при переході від більш щільною до менш щільному середовищі швидкість У.В. збільшується.

Літ .:
Каплан С.А., Пікельнер С.Б., Фізика міжзоряного середовища, М., 1979; Горбацкий В.Г., Космічна газодинаміка, М., 1977.

(С.А. Каплан)