宇宙中幾乎沒有空氣,為什麼超新星爆發會有衝擊波?


謝邀。衝擊波需要介質的存在,但是宇宙並不是完全真空的,所以超新星爆發會產生衝擊波。以下是個人看法,歡迎討論指教。

①先將題目的關鍵詞解釋一下,可以幫助回答。衝擊波,大家應該都比較清楚,是不連續的峰在介質中的進行傳播時,不連續的峰會使介質中的壓強、溫度、密度等進行跳躍式改變。比較形象的,可參考核彈爆炸後的衝擊波。


②大質量的恆星在其生命將要終結時,自身的重力產生的引力會使恆星內部的力平衡崩潰,向恆星的核心進行收縮坍塌,劇烈的活動會引發強烈的爆發現象,形成我們所看到的超新星。


③超新星的衝擊波有很多種,因篇幅限制,這裡只說兩種,輻射衝擊波和物質衝擊波。

輻射衝擊波是恆星進行內核塌縮時,瞬間會釋放大量能量,此時會向外發送輻射激波,包括可見光波、射線等,這些會衝破恆星表面,使恆星產生異常明亮的閃光。在地球上看起來,就像一道衝擊波從恆星發出一樣,也因此原因,超新星看起來特別閃亮。


對於物質衝擊波,超新星一次爆發過程中輻射出的能量可以等於甚至遠大於太陽一生所輻射的總量,那麼大能量會使自身內部物質短時間內能量打破平衡,所以超新星在爆發過程中,會出現以驚人的速度向宇宙中拋撒出大量的氣體和塵埃。這些氣體和塵埃的動能可以飛非常遠,下一次的氣體和塵埃會壓縮衝擊以前的,就像超新星激起了無數層衝擊波一樣。可參考充滿水的氣球在真空中炸開的現象。


本題有概念上的偏差。衝擊波屬於物質波,物質波是物質自我旅行波(travelling wave),與介質無關,與是否真空無關。

▲氣流本身就是真空中的一種物質波

颶風作為高速空氣流,是在真空環境中的衝擊波。宇宙飛船的運動,可看成物質波,在太空加速運行時,向真空環境噴射工質流,獲得反衝力。

▲地震波是震源能量對介質的周期性擠壓

還有一類需要藉助載體的波。例如,聲波是以空氣/鋼材等介質為載體的聲能波。地震波是以地球介質為載體的動能波。電磁波是以真空介質傳遞的光能波。

▲電磁波是振源能量被真空傳播的存在形式

不過,如果把震源發射的能量與載體一併考慮,那麼此類能量波,也可以看成物質波。


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