音速

気体中における音速は、比熱比、気体定数、温度の条件に依存する。

比熱比をγ、気体定数をR、気体温度をT、気体の平均分子量をMとすると、音速cは次のように定義される。

c = √{(γRT)/M}

これを、気圧p、密度ρで表わすと、次のようになる。

c = √{(γp)/ρ}

固体中における音速は、密度と弾性率によって決まる。

弾性率をM、密度をρとすると、以下のように定義される。

c = √(M/ρ)

音速は、幾つかに分類される。

• 亜音速(サブソニック) ‐ 音速よりかなり遅い速度。全流域で音速を下回るもので、概ねマッハ数0.7未満
• 遷音速(トランソニック) ‐ 音速前後の速度。流れの中に音速以上と音速以下が混在する
• 超音速(スーパーソニック) ‐ 音速よりも速い速度。全流域で音速を超えるもので、概ねマッハ数1.2以上
• 極超音速(ハイパーソニック) ‐ マッハ数5以上

マッハ数0.7を超えたあたりから、部分的に音速を超える流れが発生するようになる。この時、音速を超えた箇所で衝撃波が発生している。

• 1947(昭和22)年10月14日: 米空軍チャック・イェーガーが、XS-1で水平飛行で世界初のマッハ1到達
• 2004(平成16)年11月14日: NASAの無人機「X43A」がマッハ数9.6を達成(当初は9.8と思われたが、詳細な測定で9.6と確定)
• 2005(平成17)年6月20日: マッハ数9.6がギネスブックに認定されたと発表