마하 다이아몬드

마하 다이아몬드 (Mach diamonds), 또는 다이아몬드 쇼크 (diamond shock)는 초음속 또는 극초음속 제트 기류가 불완전 팽창 노즐에서 배출될 때 나타나는 시각적인 현상이다. 이는 제트 기류 내에서 충격파와 팽창파가 복잡하게 간섭하여 발생하는 것으로, 특징적인 다이아몬드 모양의 패턴을 형성한다.

발생 원리

제트 엔진이나 로켓 엔진에서 배출되는 기체는 노즐을 통해 가속되어 대기압보다 낮은 압력으로 분출될 수 있다. 이 경우, 제트 기류는 주변 대기압과 평형을 이루기 위해 팽창한다. 팽창된 기체는 다시 수축하며 충격파를 형성하고, 이 충격파는 다시 팽창파를 발생시키는 과정을 반복한다. 이러한 충격파와 팽창파의 간섭은 밀도와 온도의 변화를 초래하며, 이는 빛의 굴절률 변화로 이어져 시각적으로 다이아몬드 모양의 패턴으로 나타나게 된다.

특징

• 다이아몬드 형태: 충격파와 팽창파의 주기적인 반복으로 인해 다이아몬드 모양의 밝고 어두운 영역이 번갈아 나타난다.
• 강도 변화: 제트 기류의 압력, 온도, 속도에 따라 다이아몬드 쇼크의 강도와 형태가 달라진다.
• 소음: 충격파는 소음을 발생시키며, 특히 강력한 제트 엔진에서는 상당한 소음 공해를 유발할 수 있다.

활용 및 응용

• 엔진 성능 평가: 마하 다이아몬드 패턴 분석을 통해 제트 엔진이나 로켓 엔진의 성능을 평가하고 최적화하는 데 활용될 수 있다.
• 공기역학 연구: 초음속/극초음속 유동 현상 연구에 중요한 자료를 제공한다.
• 시각 효과: 일부 연출에서는 의도적으로 마하 다이아몬드를 발생시켜 시각적인 효과를 극대화하기도 한다.

같이 보기

• 충격파
• 팽창파
• 초음속
• 극초음속
• 제트 엔진
• 로켓 엔진