اختراق جدار الصوت

فرقعة صوتية تنتج عندما تخترق طائرة نفاثة حاجز سرعة الصوت.

حين تحلق الطائرة بسرعة أقل من سرعة الصوت تحدث اثناء طيرانها اضطرابات في ضغط الهواء وهذه الاضطرابات تتحرك أمام الطائرة بسرعة الصوت، وحين تصل سرعة الطائرة سرعة الصوت تتراكم تلك الاضطرابات في مقدمة الطائرة فتؤدي إلى حدوث موجه صدمية. أما حين تخترق الطائرة حاجز سرعة الصوت فإنها تتسبب في موجه صدمية تصل إلى الأرض فيسمع الناس على الأرض دويا هائلا حالما تصل لهم تلك الموجة التي خلفها اختراق جسم الطائرة لاضطرابات ضغط الهواء الناجمة عن سريان الهواء وانسيابه حول أجنحة الطائرة وهيكلها.

وتنتقل اضطرابات الضغط مبتعدة عن الطائرة كما تنتقل الموجات الناتجة عن قذف حجر في الماء الساكن، وتنتقل اضطرابات الضغط بسرعة الصوت، أي بنحو 1.225 كم/س عند مستوى سطح البحر.

وينتج الصوت عن اضطرابات الضغط وتشويشه، لكن الصوت الناجم عن اختراق حاجز الصوت يكون عبارة عن فرقعة ويعرف فيزيائيا باسم الموجات الصدمية أو جدار الموجة الصدمية الذي عرفه لأول مرة عالم الفيزياء الرياضي بيرنارد ريمان في أواسط القرن التاسع عشر.

تنتقل اضطرابات الضغط الناتجة عن تحليق الطائرة بسرعة أقل من سرعة الصوت بسرعة أعلى من سرعة الطائرة نفسها. ولهذا فإن صوت الطائرة في هذه الحالة يتقدم على الطائرة نفسها، ويسمع الناس على الأرض صوت الطائرة قبل رؤيتهم إياها. أما صوت الطائرة التي تطير بسرعة أسرع من سرعة الصوت فلايسمع صوتها على الأرض إلا بعد مرور الطائرة فوق الموقع لأنها تكون سابقة للصوت الناجم عن اضطرابات الهواء.

وسرعة الصوت في الهواء ليست ثابتة فهي تعتمد على الارتفاع ودرجة حرارة الهواء المحيط و نسبة الرطوبة، فالصوت مثلا ينتقل عند مستوى سطح البحر بدرجة حرارة 15 درجة مئوية بسرعة تبلغ 1,190 كم/س. لكن تلك السرعة تقل عند الارتفاعات العالية حيث تكون درجة الحرارة أقل من درجة الحرارة عند مستوى سطـح البـحر. وعلى سبيـل المثـال، ينـتـقل الصـوت عنـد ارتفاع 12,000م فوق سطح البحر بسرعة 1,060كم/س، لهذا فإن المهندسين يستخدمون وحدة الماخ لتمييز سرعة الطائرات التي تطير بسرعات قريبة من سرعة الصوت أو أعلى منها، والماخ هو وحدة سرعة الصوت فالطائرة التي تطير بسرعة تبلغ صعف سرعة الصوت تطير بسرعة 2 ماخ.

وتحسب السرعة بالماخ بمعادلة تقوم على قسمة سرعة الطائرة على سرعة الصوت عند مستوى ارتفاع الطائرة. وعلى سبيل المثال، فإن العدد الماخي لطائرة تطير بسرعة 1,190 كم/س عند ارتفاع 12,000م هي 1,190 كم/س مقسومة على 1,060كم/س اي سرعة انتقال الصوت على هذا الارتفاع وناتج القسمة يساوي 1,12 ماخ.

ويسمى الطيران بسرعة تتجاوز ماخ واحد بالطيران فوق الصوتي. أما الطيران بسرعة أقل من ماخ واحد فيعرف باسم الطيران الأبطأ من الصوت.

منقول