لماذا نسمع دوياً عند اختراق حاجز الصوت ؟

لماذا نسمع دوياً عند اختراق حاجز الصوت Sonic Boom ؟

ربما شاهدت الصورة الشهيرة لطائرة وهي تخترق حاجز الصوت.

حاجز الصوت هو حد فيزيائي يمنع الأجسام الكبيرة من تجاوز سرعة الصوت.

لكن، ما الذي يحدث عندما نتجاوزه؟

عندما نتجاوز حاجز الصوت فإن موجة صدمة ( Shock Wave ) تحدث ويُسمع صوت دوي هائل كالانفجار، هذا الدوي يحمل طاقة صوتية هائلة.

عندما يتحرك جسم ما عبر الهواء فإنه يشكل موجة ضغط  Pressure wave أمامه وخلفه ( موجة تضغط جزيئات الهواء وتقربها من بعضها ).

هل شاهدت يوماً ما قارباً متحركاً؟ مقدمة القارب تشكل موجة ( تشبه القوس ) بينما مؤخرة القارب تشكل موجة أخرى ( تسمى موجة الظهر ). هذه الموجات تشبه الموجات اللامرئية التي تشكلها الأجسام عندما تتحرك في الهواء.

تتحرك موجات الضغط بسرعة الصوت، وهي سرعة كبيرة للغاية، وعلى الرغم من أن سرعة الصوت تعتمد على نوع المادة التي ينتقل خلالها الصوت، فهي أيضاً تتغير بتغير درجة الحرارة والأرتفاع.

تكون سرعة الصوت غالباً قريبة من 761ميل/ساعة، ولكن لو ارتفعت الطائرة حتى 20000 قدم مثلاً يصبح الهواء أبرد وأقل كثافة مما يجعل سرعة الصوت تنخفض حتى 660ميل/ ساعة.

كلما تحركت الطائرة بشكل أسرع قلت قدرة موجات الضغط على مجاراة سرعتها، مما يجعلها ( تتراكب ) وتتراكم خلف الطائرة وتنضغط مكونة موجة واحدة؛ موجة صدمة تحدث عند حد سرعة الصوت.

عادة اذا تجاوزت الطائرة سرعة الصوت فإن الدوي الناتج عن اختراق حاجز الصوت Sonic Boom يكون

(مزدوجاً ). الدوي الأول ينتج عن تغيّر ضغط الهواء عند مقدمة الطائرة عندما تصل الطائرة إلى سرعة ( سرعة الصوت = 1 Mach ). والدوي الثاني ينتج عند تغيّر الضغط عند ذيل الطائرة وعودته إلى الوضع الطبيعي.

واذا استمرت الطائرة في مضاعفة سرعتها فإن دوياً مستمراً يُسمع أثناء طيرانها وهو ما يسمى سجادة الدوي ( Boom Carpet ).

لو كنت تتساءل كيف يحتمل قائد الطائرة والركاب مثل هذا الدوي الهائل، فإن الاجابة ببساطة هي أنهم لا يسمعونه اصلاً؛ انهم يستطيعون رؤية موجة الضغط على جناح الطائرة، لكن هذا الدوي يشبه الموجة التي تتكون خلف القارب؛ أي أن الهدير يسمع خلف الطائرة.