غرش صوتی چیست؟

ایجاد غرش صوتی توسط یک جنگنده F-22 و تراکم بخار آب هوا در اطراف بال آن

اگر در نزدیکی یک فرودگاه نظامی غرشی رعد مانند شنیدید و ابری در آسمان نبود، منبع این صدا ممکن است یک غرش صوتی (sonic boom) باشد.

غرش صوتی صدایی است که توسط یک هواپیما یا هر شیئی که سرعت صوت را پشت سر می گذارد ایجاد می‌شود. غرش صوتی شدتی حدود 110 دسی بل دارد و بلندای صوت آن در حد یک تندر یا انفجار است. در نزدیکی پایگاه ها و فرودگاه های نظامی و ساحل فضایی فلوریدا که شرکت معروف SpaceX راکت های خود را تست می‌کند همواره غرش های صوتی شنیده می شود.

غرش صوتی چیست و چگونه تولید می شود؟

وقتی جسمی با سرعت بالا در اتمسفر حرکت می کند، موجک هایی از مولکولهای هوا ایجاد می کند که در هر جهتی صادر می شوند، مانند یک سنگ کوچک که به درون یک دریاچه انداخته می شود. لیکن با سرعت گرفتن جسم موجها جلوی دماغه جسم روی هم انباشته و متراکم می شوند. در حالی که این "امواج صوتی" به دور شدن از پهلوها و پشت جسم ادامه می دهند.

اگر سرعت جسم از سرعت سیر امواج صوتی متراکم شده در جلوی آن بیشتر شود، که در سطح دریا حدود 1224 کیلومتر  بر ساعت است، فشار زیادی در جبهه آن ایجاد می شود که به ناگاه موج صوتی نیرومند رها می کند. این شوک صوتی صدایی انفجار مانند تولید می کند. این رها شدن ناگهانی فشار که به شکل غرش صوتی شنیده می‌شود.

صدای شدید غرش صوتی عامل مزاحمی برای ساکنان مجاور فرودگاه ها است. به تازگی سازمان ناسا هواپیمایی تحقیقاتی به نام X-59 به آزمایش گذاشته است که می تواند با سرعت 1.4 برابر صوت حرکت کند بدون اینکه تولید غرش صوتی نماید. این هواپیما برای کسانی که در سطح زمین بسر می برند و از بالای سر آنها عبور می‌کند تنها صدایی خفیف ایجاد می‌نماید که به هیچ وجه آزارنده نیست. این قابلیت به واسطه شکل آیرودینامیکی خاص هواپیما ایجاد شده است. مرکز پژوهشی پیشروی Skunk Works در شرکت لاکهید مارتین طراحی و ساخت این هواپیما را به عهده داشته است.

منابع:

https://news.yahoo.com/nasas-x-59-quiet-supersonic-180036354.html

https://www.nationalgeographic.com/science/article/sonic-boom-cause-shock-wave-physics

غرش صوتی یا sonic boom

یک غرش صوتی صدایی است که به علت امواج ضربه ای ایجاد شده توسط شیئی که سریعتر از صوت حرکت می کند ایجاد می‌شود. غرش های صوتی حجم عظیمی از انرژی تولید می کنند که بیشتر شبیه یک انفجار است.

وقتی هواپیمایی از درون هوا عبور می کند، یک سری امواج فشاری در جلوی خود ایجاد می کند که خیلی شبیه امواج ایجاد شده توسط یک قایق بر سطح آب است. این امواج با سرعت صوت حرکت می کنند و با افزایش سرعت هواپیما، امواج به یکدیگر فشرده می شوند. نهایتا به شکل یک موج ضربه ای (شوک) واحد درآمده که با سرعت صوت حرکت می کنند. سرعت صوت به عنوان یک ماخ خوانده می شود که 1225 کیلومتر بر ساعت در سطح دریا در دمای 20 درجه سانتی گراد است.

وقتی هواپیمای جت به ناگاه از سد سرعت یک ماخ می گذرد، موج ضربه ای به حداکثر تراکم خود می رسد و همه ا هواپیما را با سرعت صوت تعقیب می کند. قویترین غرش صوتی تولید شده تا به حال 7000 پاسکال بوده که توسط یک فانتوم F-4 در ارتفاع 30 متری تولید شده است. برای مطالعه بیشتر در این مورد می توانید به مرجع زیر مراجعه کنید:

http://proceedings.esri.com/library/userconf/proc01/professional/papers/pap284/p284.htm