دیوار صوتی چیست و چگونه شکسته می شود ؟
انفجارهای صوتی پدیده‌های جالبی هستند و هنگامی که یک هواپیما (یا شی دیگری) سریع‌تر از سرعت صوت حرکت می‌کند، پدیدار می‌شود.
دیوار صوتی چیست؟
راستش را بخواهید بر خلاف برداشتی که از کلمه "دیوار صوتی" می‌شود، اصلا دیواری در کار نیست که بشود آن را دید.بر خلاف آنچه ممکن است در این عکس که مربوط به لحظه "شکستن دیوار صوتی" بوسیله یک هواپیمای جت است به نظر برسد، منظور از "دیوار صوتی" سرعت سیر امواج صوتی بسته به محیطی که در آن حرکت می‌کنند است، نه پرده‌ای واقعی که دماغه هواپیمای جت آن را سوراخ کند.
عدد ماخ چيست ؟
کلمه ماخ از نام ارنست ماخ فیزیکدان اتریشی گرفته شده است که در سال 1887 اصول حرکت مافوق‌صوت را تبیین کرد. "عدد ماخ" نسبت سرعت یک شی به سرعت صوت در محیط محلی است.
امروزه هواپیماهای بدون سرنشین بوسیله ناسا با سرعت 10 برابر سرعت صوت (10 ماخ) به پرواز درآمده‌اند.
علت شنيدن صداي انفجار در هنگام شكستن ديوار صوتي
اصولا مي توان گفت هر صدايي ، امواج ناشی از ارتعاش جو است و بنابراین سرعت آن به درجه حرارت و فشار هوا بستگی دارد.
صدا در سطح دریا در حرارت 15 درجه سانتی‌گراد با سرعت 1223 کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند .
هر چه دما و فشار کاهش یابد، سرعت صوت کم می شود، به طوری که برای هواپیمایی در ارتفاع 35هزار پایی - جایی که دما منهاي 54 درجه است سرعت صوت به 295متر در ثانیه یا 1060کیلومتر در ساعت می رسد.
پرواز کردن هواپیما با سرعتی بیش از این صدایی گوش‌خراش ایجاد می‌کند . هنگامی که هواپیما با سرعتي زير سرعت صوت (کمتر از یک ماخ) پرواز می‌کند ارتعاشات در فشار هوا ( یا همان امواج صوتی) عموما در همه جهات پخش می‌شوند.
اما هنگام به اصطلاح شکستن دیوار صوتی (یا افزایش سرعت هواپیما به بالای سرعت صوت) میدان فشارهوای اطراف هواپیما از عقب هواپیما به صورت یک "مخروط ماخ" – یک موج ضربه‌ای که یک "غرش صوتی" را بوجود می‌آورد- گسترش می‌یابد.
برای ایجاد انفجار صوتی سه مولفه لازم است. یکی از این مولفه‌ها وجود شییء(هواپیما) است که با سرعت مافوق صوت حرکت می‌کند. سپس محیطی (هوا) مورد نیاز است که سرعت از خلال آن سیر کند و سومین مولفه مورد نیاز نیز شوک‌های موج گزارش شده است.
اگر هواپیما به قدر کافی به زمین نزدیک باشد موج فشار می تواند آنقدر قوی باشد که باعث شکستن شیشه ها، تخریب ساختمان های سست و یا کاهش شنوایی افراد شود.
شکستن دیوار صوتی
اما پدیده‌ای بصری که در این تصویر می‌بینید به علت قطرات آبی است که درمیان دو سطح پرفشار هوا به دام می‌افتند.در شرایط آب و هوایی مرطوب بخار آب می‌تواند بین دو دسته امواج صوتی ایجاد شده بوسیله هواپیمای جت تجمع یابند.این اثر لزوما با شکستن دیوار صوتی هم‌زمان نیست، اما ممکن است همراه آن هم رخ دهد.
شکستن دیوار صوتی برای اولین بار در تاریخ هوانوردی در 14 اکتبر 1947 بوسیله سرهنگ چارلز ییگر با یک هواپیمای پژوهشی به نام Bell XS-1 که برای سرعت‌های مافوق صوت طراحی شده بود، در امریکا انجام شد .
تصویري را كه مشاهد مي كنيد به وسیله جان گی در جولای 1999 گرفته شده است ،
اين تصوير یک فروند هواپیمای F18 هورنت را در حال عبور از دیوار صوتی بر فراز اقیانوس آرام نشان می دهد. پس اشتباه نکنید. ابر سفید رنگ صدا نیست ، فقط توده اي از قطرات بخار آب است .
