ΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ
Όχι πολύ μετά τις πρώτες πτήσεις στις αρχές του 20ου αιώνα, διάφοροι πιλότοι προσπάθησαν να σπάσουν το φράγμα του ήχου και να πετάξουν υπερηχητικά αλλά αντιμετώπισαν μεγάλη αντίσταση από τον αέρα, αρκετές φορές με τραγικά αποτελέσματα. Ο πρώτος πιλότος που τα κατάφερε ήταν ο Αμερικανός Chuck Yeager το 1947.
Έτσι ξεκίνησε μια κούρσα μεταξύ Αμερικής, Ευρώπης και πρώην Σοβιετικής Ένωσης για τη δημιουργία του πρώτου υπερηχητικού αεροπλάνου. Το Concorde, αποτέλεσμα Αγγλο-Γαλλικής συνεργασίας ξεκίνησε υπερατλαντικές πτήσεις από το 1976, ταξιδεύωντας δύο φορές πιο γρήγορα από τον ήχο, αλλά σταμάτησε το 2003 επειδή ήταν ασύμφορο. Η Σοβιετική Ένωση δημιούργησε το υπερηχητικό Tu-144 που πέταξε μόνο για λίγα χρόνια.
Τα υπερηχητικά αεροπλάνα έχουν όμως ένα σοβαρό μειονέκτημα: όταν πετούν πιο γρήγορα από τον ήχο που παράγουν δημιουργούν ωστικά κύματα τα οποία φτάνουν στη Γη ως ηχητικές εκρήξεις γνωστες ως “sonic boom”. Οι θόρυβοι αυτοί ενοχλούν ανθρώπους και ζώα και μπορεί να κάνουν ζημιές σε κτήρια και αποτελούν τον κύριο λόγο που το πρόγραμμα υπερηχητικών πτήσεων ακυρώθηκε στην Αμερική το 1971. Από το 1973 και μέχρι σήμερα οι υπερηχητικές πτήσεις δεν επιτρέπονται πάνω από ξηρά.
Επιστήμονες σε όλο τον κόσμο μελετούν τα sonic booms εδώ και δεκαετίες, προσπαθώντας να προβλέψουν τη διαδρομή τους στην ατμόσφαιρα, που προσγειώνονται και πόσο δυνατά θα είναι έτσι ώστε να καταφέρουν να τα περιορίσουν.
Για να καταλάβουμε πως δημιουργούνται τα sonic booms πρέπει να ξεκινήσουμε από τα βασικά. Όταν ρίξετε μια πετρούλα σε μια ήσυχη λίμνη τι παρατηρείτε; Η διαταραχή του νερού από την πετρούλα μεταφέρεται στο γύρω νερό σε σχήμα κύκλων που μεγαλώνουν. Αυτοί οι κύκλοι ονομάζονται μέτωπα κύματος. Με παρόμοιο τρόπο, παρόλο που δεν το βλέπουμε, μια πηγή ήχου, όπως το κινητό σας, διαταράσσει τον αέρα γύρω του δημιουργώντας ηχητικά κύματα τα οποία φτάνουν στο αυτί σας και έτσι το ακούτε. Τα μέτωπα κύματος είναι σφαίρες που μεγαλώνουν, η μία μέσα στην άλλη. Ο ήχος ταξιδεύει πάνω σε “ακτίνες ήχου” όπως το φως ταξιδεύει πάνω σε ακτίνες αλλά είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές πιο αργό – για αυτό τον λόγο βλέπουμε πρώτα μια αστραπή και μετά ακούμε την βροντή. Η ταχύτητα του ήχου αλλάζει με το ύψος, τη θερμοκρασία του αέρα κ.α. – στο ύψος της θάλασσας είναι περίπου 1225 km/h.
Τώρα σκεφτείτε ένα αεροπλάνο το οποίο είναι μια κινούμενη πηγή ήχου. Καθώς το αεροπλάνο κινείται πιο αργά από τον ήχο που παράγει τα μέτωπα κύματος συνωστίζονται μπροστά από το αεροπλάνο αλλά είναι ακόμα το ένα μέσα στο άλλο. Όταν το αεροπλάνο κινείται υπερηχητικά η εικόνα αλλάζει. Το αεροπλάνο κινείται πιο γρήγορα από τον ήχο που παράγει και όλα τα κύματα συνωστίζονται, σε μορφή κώνου, πίσω από το αεροπλάνο δημιουργώντας δυνατά ωστικά κύματα τα οποία φτάνουν στο έδαφος. Προσομοιώσεις με μαθηματικά μοντέλα στον υπολογιστή χρησιμοποιούν τις πιο πάνω βασικές αρχές για τα sonic booms για να προσαρμόσουν ανάλογα τις διαδρομές των αεροπλάνων.
Τα sonic booms δεν δημιουργούνται όμως μόνο από υπερηχητικά αεροπλάνα! Παράγονται από κάθε αντικείμενο που κινείται γρηγορότερα από τον ήχο – όπως τα διαστημόπλοια, τα μαστίγια και οι σφαίρες. Πιστεύεται ότι ακόμα και κάποιοι δεινόσαυροι δημιουργούσαν ηχητικές εκρήξεις πλαταγίζοντας πολύ γρήγορα την ουρά τους για να τρομάξουν τους αντιπάλους τους!
