마하 원뿔(Mach cone)

[요약] 물체가 음속을 넘어갈 때 파동을 모양으로 그리면 나타나는 원뿔형을 말한다.

물체가 음속을 넘어갈 때 파동을 모양으로 그리면 나타나는 원뿔형을 말한다. 물체가 음속을 넘어가면 도플러 효과에 의해서 찌그러짐이 나타나는데, 물체의 운동을 기준으로 파동의 크기를 나타내면, 원뿔 모양의 형태가 나온다. 마하가 음속 이상의 운동을 처음 기술하였기 때문에 마하 원뿔이라고 이름이 붙여졌다. 속도의 단위로 사용되는 마하2, 마하3도 과학자 마하를 기려 나타내는 단위이다.
공기 속의 한 점에서 발생한 음은 주위에 음속으로 전해지지만 그 음의 발생원, 예컨대 음속 비행시의 항공기가 발생하는 음은 항공기와 함께 전해지는 결과가 된다. 그래서 음파는 항공기보다 앞쪽으로 나아가지 않고 진행방향에 직각으로 충격파를 형성하여 앞쪽에서는 그 음을 들을 수 없다. 항공기의 속도가 초음속이 되면 음파는 뒤로 처져 원뿔면 모양의 충격파가 형성된다. 이때 음은 항공기를 꼭지점으로 하는 원뿔 내에만 전해진다. 충격파가 약할 때는 충격파는 거의 마하 원뿔에 잇대어 형성되며, 마하 원뿔보다 바깥쪽의 기류는 항상 초음속이다.

마하원뿔