2008年01月23日
音速の単位
マッハは有名ですね！
マッハ数（マッハすう）は、流体の流れの速さと音速との比である。厳密には、流体自身のもつ運動エネルギーと内部エネルギーの比率をあらわす。無次元数の一つで、厳密には単位ではないが、一般には音速を1とする速度の単位と認識されており、その場合は「マッハ2」（マッハ数が約2の場合）のように呼ばれる。
オーストリアの物理学者エルンスト・マッハに由来する。英語圏では、「マッハ」を英語読みして「マック・ナンバー（Mach number）」と呼ぶ。
マッハ数 Ma は、流体の相対速度 U、音速 a とすると、
Ma2 = U2 / a2
で求められる。
圧縮性を考慮する際の指標で、マッハ数が等しければ圧縮性の影響が力学的に相似となる。マッハ数がある程度（概ね0.3）より大きい流れでは、圧縮性の影響が無視できなくなる。
また、物体がマッハ1以上で運動すると、その物体の先端から衝撃波が発生する。この衝撃波の形は、速度が速くなるにつれて先端からの角度が狭まって行く。 衝撃波の形を求める方法は以下の通りである。
1.半径1の円を描く
2.その円の中心からマッハであらわされた数値分の直線を描く(マッハ3であれば、円の半径の3倍の直線)
3.直線の先端から円の接線を二本引く
以上の方法により、二本の接線で作られたくさび型の図形が出来上がる。これが衝撃波の形である(実際には三次元なので、正確には円錐状になる)。また、円の中心・移動する物体・片方の接線を結んだ角度をマッハ角と呼ぶ。マッハ1以上で飛行可能な戦闘機や旅客機は、この角度の中に翼が収まるように設計されている。ちなみに先端の三角錐はマッハコーンと呼ばれる。
このマッハ角の外では、物体が移動する際の音が聞こえない。戦闘機などが自分の真上を通過しても、その轟音が通り過ぎてから聞こえるのは、自らがこのマッハ角内に入った事を意味するのである。また、衝撃波についても同様である。詳しくはソニックブームを参照のこと。
しばしば航空機やジェット気流など、大気中を飛行・運動する物体・物質と大気との相対速度を表すものとして利用される。15 C° の空気中（国際標準大気 (ISA) 海面上気温）での音速は約 340 m/s ( = 1225 km/h） である。この音速で飛翔体の対地速度を割った値を「マッハいくつ」と言うことがある。翼型など、飛翔体の側で流体との相互作用（揚力や抗力など）を考える際には、実際の外気温度に対応する音速と飛翔体の対気速度から求めた局所マッハ数（ローカルマッハ数, local Mach number）を用いる。
「マッハ」という言葉は一般には高速という印象が強く、文学・映画・アニメなどで高速をイメージさせる術語として使用される事が多い。それらの中では「時速マッハ○○km」などという言い回しが成される場合も散見されるが、明白な誤用である。
（以上、ウィキペディアより引用）
我々はほとんど使いませんけどね。
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