ماذا يحدث عندما تخترق الطائرة حاجز الصوت ؟

[Ebn Barbara]

اختراق حاجز الصوت



السؤال كان مطروحا على «توبياس روسمان»، الباحثوالمهندس في المركز الأمريكي للمشاريع المتقدمة وباحث
زائر في معهد كاليفورنيا للتقنية وقد رد قائلا: أي حديثعن النتائج التي تقع جراء اختراق حاجز الصوت لابد أن يبدأ
بالوصف الفيزيائي للصوت على اعتبار أنه موجات لها سرعة محددة وأي فرد يسمع صدى الصوت (موجات
صوتية تنعكس من أسطح تقع على مسافات بعيدة) أو يكون على مسافة بعيدة تجعله يرى أولا الحدث ثم يسمعه فيما بعد
فإنه بذلك يكون على معرفة ولو نسبية بالتوليد البطيء للموجات الصوتية وعلى مستوى سطح البحر أو الأوضاع القياسية لطبقات الجو العليا. تبلغ سرعة الموجات الصوتية 345 متر في الثانية (حوالي 777 ميل في الساعة). ومع انخفاض درجات الحرارة في الجو تقل سرعة الموجات الصوتية أيضا. ولذلك، تطير الطائرات على ارتفاع 35 ألف قدم حيث تتوافر درجة الحرارة الملائمة (54 درجة مئوية تحت الصفر). وتصل سرعة الصوت إلى 295 متر في الثانية (660 ميل في الساعة).ونظرأ لأن توالد الموجات الصوتية يسير وفق نظام محدود فإن المصادر المتحركة التي يأتي منها الصوت من الممكن أن تبدأ في اللحاق بالموجات الصوتية المنبعثة من تلك المصادر ومع تزايد سرعة الطائرة ووصولها إلى سرعة الصوت تبدأ الموجات الصوتية في التراكم أمام الطائرة وإذا كانت سرعة الطائرة تتزايد بصورة كافية فمن المحتمل أن تنفجر عند عبورها حاجز الموجات الصوتية. أما التغير المفاجئ في الضغط بسبب تخطي الطائرة كل الحدود القصوى للضغط والموجات الصوتية المتراكمة أمامها فإنه يسمع على الأرض كأنه انفجار أو فرقعة صوتية مدوية.
وفي حالة السرعات الخارقة للصوت (السرعات الأعلى من سرعة الصوت المحلية) لا يسمع أي صوت مع اقتراب الطائرة من المراقب لأنها تطير بسرعة تفوق سرعة الصوت المنبعث منها ولا يسمع المراقب الصوت المنبعث من الطائرة إلا بعد مرورها ويشار عادة إلى هذه الفترات ب«منطقة الصمت» و«منطقة الفعل» وحين تمر الطائرة أمام المراقب فإن الموجات الناجمة عن التغير في الضغط ستتجه نحو الأرض مما يسبب فرقعة صوتية مدوية. أما المنطقة التي يتواجد فيها الفرد الذي يستطيع سماع تلك الفرقعة الصوتية فيطلق عليها منطقة «وسادة الفرقعة». وتظهر أقصى قوة لتلك الفرقعة في المنطقة التي تقع أسفل مسار الطيران مباشرة في حين تقل تلك القوة على المناطق الجانبية.

ماذا يحدث عندما تخترق الطائرة حاجز الصوت ؟


س ) هل كانت الطائرة الكونكورد أول شيء يخترعة الإنسان ليكسر بة حاجز الصوت ؟.


ج ) لا تندهش حين تعلم أن أول اختراع لكسر حاجز الصوت ظهر في بلاد الصين قبل أكثر من سبعة ألاف عام .. و كان اختراعا بسيطا للغاية و هو " السوط " و لكن الصينيون الذين اخترعوه لم يكونوا يعلمون أن لة تلك الخاصية , و لم يعلم احد بذلك إلا في عام 1927 عندما أظهرت الة تصوير متطورة ذات سرعة عالية إن صوت فرقعة السياط الذي نستمع إلية جميعا ليس صوت سقوط جلد السوط على جسم ما , و إنما في الحقيقة صوت اختراق محدود لحاجز الصوت .
و منذ عامين فقط توصل العلم إلى تفسير رياضي مقبول لتلك الظاهرة .
جاء ذلك على ايدى الدكتور " الان جوريلى " الأستاذ بجامعة اريزونا الذي قال أن صوت الفرقعة الناتج عن السوط إنما تنتج عن مجال يتولد عندما يحركة الشخص في الهواء , و هذا المجال أو الفراغ يكون بطول السوط , و لان هذا الحبل يكون مصنوعا من مادة خفيفة , فان هذا المجال يتحرك بسرعة و يمكن أن تتضاعف سرعتة عشر مرات , و تسمع فرقعة السوط عندما يكسر هذا المجال سرعة الصوت .
و قد لا يكون السوط اختراعا بشريا خالصا , فقد عرض " ناثان ميرفولد " الباحث في شركة ميكروسوفت و المهتم بالديناصورات برنامجا للمحاكاة اظهر أن الذيل الطويل لأحد أنواع الديناصورات كان يعمل بطريقة مماثلة للسوط .