Zarba (portlash) to‘lqini — uzilish sirti bo‘lib, u muhit ichida harakatlanadi; bunda bosim, zichlik, harorat va tezlik keskin, sakrashsimon o‘zgaradi.
Zarba to‘lqinlarining umumiy makroskopik xossalari
Zarba to‘lqinlari termodinamikasi
Makroskopik nuqtayi nazardan, zarba to‘lqini shunday faraziy sirtki, unda termodinamik kattaliklar muhitda (odatda fazoda uzluksiz o‘zgaradigan kattaliklar) bartaraf etiladigan o‘ziga xosliklarga — chekli sakrashlarga uchraydi. Zarba to‘lqini frontidan o‘tishda bosim, harorat, moddaning zichligi hamda muhitning zarba to‘lqini frontiga nisbatan harakat tezligi o‘zgaradi. Bu kattaliklar bir-biridan mustaqil o‘zgarmaydi, balki zarba to‘lqinining yagona tavsifi — Max soni bilan bog‘langan. Zarba to‘lqini o‘tishidan oldingi va keyingi termodinamik kattaliklarni bog‘lovchi matematik tenglama zarba adiabatasi yoki Gyugonio adiabatasi.
Zarba to‘lqinlari additivlik xossasiga ega emas: bitta zarba to‘lqini o‘tganidan keyin vujudga keladigan muhitning termodinamik holatini intensivligi kichikroq bo‘lgan ikkita zarba to‘lqinini ketma-ket o‘tkazish orqali hosil qilib bo‘lmaydi.
Zarba to‘lqinlarining kelib chiqishi
Tovush — muhitning zichligi, tezligi va bosimi bilan bog‘liq bo‘lgan hamda fazoda tarqaladigan tebranishlardir. Holat tenglamasi odatiy muhitlarda shundayki, bosim yuqori bo‘lgan sohada kichik amplitudali g‘alayonlarning tarqalish tezligi ortadi. Bu muqarrar ravishda chekli amplitudali g‘alayonlarning «ag‘darilishi» hodisasiga olib keladi va natijada zarba to‘lqinlari hosil bo‘ladi.
Ushbu mexanizm tufayli odatiy muhitdagi zarba to‘lqini doimo siqilish to‘lqinidir (u cho‘zilish to‘lqini emas; masalan, zilzila paytidagidek).
Ta’riflangan mexanizm har qanday tovush to‘lqini oxir-oqibat kuchsiz zarba to‘lqiniga aylanishini bashorat qiladi. Biroq kundalik sharoitda buning uchun juda uzoq vaqt kerak bo‘ladi, shu bois tovush to‘lqini nochiziqli ta’sirlar sezilarli bo‘lishidan oldin so‘nib ulguradi. Zichlik tebranishlari tezda zarba to‘lqiniga aylanishi uchun muvozanat holatidan dastlabki og‘ishlar juda kuchli bo‘lishi kerak. Bunga juda baland tovush to‘lqinini hosil qilish yoki jismlarni muhitda tovush tezligiga yaqin tezlikda mexanik harakatlantirish orqali erishish mumkin. Shuning uchun zarba to‘lqinlari portlashlar paytida, jismlar tovush tezligiga yaqin yoki undan yuqori tezlikda harakatlanganda, kuchli elektr razryadlari sodir bo‘lganda va hokazolarda
Zarba to‘lqinining mikroskopik tuzilishi
Katta intensivlikdagi zarba to‘lqinlarining qalinligi gaz molekulalarining erkin yugurish yo‘li uzunligi tartibida bo‘ladi (aniqrog‘i, erkin yugurish yo‘lining taxminan ~10 baravariga teng va uning 2 baravaridan kam bo‘la olmaydi; bu natijani Chepmen 1950-yillarning boshida olgan). Makroskopik gaz dinamikasida erkin yugurish yo‘li uzunligi nolga teng deb qaralishi kerakligi sababli, faqat gaz dinamikasiga asoslangan usullar katta intensivlikdagi zarba to‘lqinlarining ichki tuzilishini o‘rganish uchun yaroqsizdir.
Zarba to‘lqinlarining mikroskopik tuzilishini nazariy jihatdan o‘rganishda kinetik nazariya qo‘llaniladi. Zarba to‘lqini tuzilishi masalasini analitik usulda yechib bo‘lmaydi, ammo bir qator soddalashtirilgan modellardan foydalaniladi. Shunday modellardan biri Tamm–Mott-Smit modelidir.
Zarba to‘lqinining tarqalish tezligi
Zarba to‘lqinining muhitda tarqalish tezligi shu muhitdagi tovush tezligidan yuqori bo‘ladi. Zarba to‘lqini intensivligi (to‘lqin fronti oldidagi va ortidagi bosimlar nisbati) qancha katta bo‘lsa, tezlikdagi farq shuncha katta bo‘ladi: (pzarba.to‘lqini — ptinch.muhit)/ ptinch.muhit.
Masalan, yadro portlashi markaziga yaqin joyda zarba to‘lqinining tarqalish tezligi tovush tezligidan bir necha baravar yuqori bo‘ladi. Zarba to‘lqini manbadan uzoqlashgan sari zaiflashadi va uning tezligi tez pasayadi; katta masofada esa u tovush (akustik) to‘lqiniga aylanadi, tarqalish tezligi esa atrofdagi muhitning tovush tezligiga yaqinlashadi. Quvvati 20 kilotonna bo‘lgan yadro portlashida havodagi zarba to‘lqini quyidagi masofalarni bosib o‘tadi: 1000 m ni 1,4 s da, 2000 m ni 4 s da, 3000 m ni 7 s da va 5000 m ni 12 s da. Shu bois portlash chaqnashini ko‘rgan kishida pana joyga (relyefning pastqam joylari, ariqlar va boshqalar) yashirinib, zarba to‘lqinining shikastlovchi ta’sirini kamaytirish uchun biroz vaqt bo‘ladi.
Qattiq jismlarda yuzaga keladigan zarba to‘lqinlari (masalan, tog‘ jinsidagi yadro yoki odatiy portlash, meteorit zarbasi yoki kumulyativ oqim natijasida yuzaga keladigan to‘lqinlar) bir xil tarqalish tezligida ancha yuqori bosim va haroratga ega bo‘ladi. Zarba to‘lqini fronti ortidagi qattiq modda o‘zini ideal siqiluvchan suyuqlik kabi tutadi, ya’ni unda molekulalararo va atomlararo bog‘lanishlar go‘yo yo‘qdek bo‘ladi va moddaning mustahkamligi to‘lqinga hech qanday ta’sir ko‘rsatmaydi. Yer ustida va yer ostida yuz beradigan yadro portlashida tuproqdagi zarba to‘lqinini shikastlovchi omil sifatida ko‘rib bo‘lmaydi, chunki u tez so‘nadi; tarqalish radiusi kichik bo‘lib, portlashdan hosil bo‘lgan o‘ra chegaralaridan chiqmaydi. Bu o‘ra ichida esa mustahkam yerosti nishonlari baribir butunlay vayron bo‘ladi.
Maxsus sharoitlardagi zarba to‘lqinlari
- Zarba to‘lqini muhitni qizdirish orqali ekzotermik kimyoviy reaksiyani yuzaga keltirishi mumkin. Bu esa, o‘z navbatida, zarba to‘lqinining o‘z xossalariga ham ta’sir ko‘rsatadi. «Zarba to‘lqini + yonish reaksiyasi» majmuasi detonatsiya to‘lqini deb ataladi.
- Astrofizik obyektlarda zarba to‘lqini yorug‘lik tezligiga yaqin tezliklarda harakatlanishi mumkin. Bunday holatda zarba adiabatasi o‘zgaradi.
- Magnitlangan plazmadagi zarba to‘lqinlari ham o‘ziga xos xususiyatlarga ega. Uzilish sirtidan o‘tishda magnit maydonining kattaligi ham o‘zgaradi; buning uchun qo‘shimcha energiya sarflanadi. Natijada, zarba to‘lqinlari qanchalik kuchli bo‘lmasin, plazmaning siqilish koeffitsiyenti uchun mumkin bo‘lgan eng yuqori chegara mavjud bo‘ladi.
- Urinma zarba to‘lqinlari uzilish sirtining aralash (normal va tangensial) turini tashkil etadi.
Insonga ta’siri
Zarba to‘lqini qo‘l-oyoqlarning uzilib ketishi kabi og‘ir jarohatlarni keltirib chiqarishi mumkin. Bundan tashqari, zarba to‘lqini uloqtirib yuborgan odam ko‘pincha atrofdagi narsalarga — daraxtlarga, bino devorlariga va boshqalarga urilib jarohatlanadi.
Kavitatsiya oqibatida yumshoq to‘qimalar va neyron tarmoqlari shikastlanishi, shuningdek, miya qon tomirlaridagi qonning kavitatsion qaynashi tufayli kislorod yetishmovchiligi (kontuziya) yuzaga kelishi mumkin.
Adabiyotlar
- Portlash to‘lqini // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jildda (82 jild va 4 qo‘shimcha). — Sankt-Peterburg, 1890—1907.
- Falkovich, G. Suyuqliklar mexanikasi: fiziklar uchun qisqa kurs (ingliz tilida). — Kembrij universiteti nashriyoti, 2011. — ISBN 978-1-107-00575-4.
- Slinkin S. V. Reaksiyalar va relaksatsiya — zarba to‘lqinlaridagi yuqori darajada qo‘zg‘algan molekulalar haqida monografiya (2008-yil)
