Sonik Patlama

Uçaklar ses hızını aşarken bir patlama sesi çıkarıyorlar. Neden?

Bilindiği gibi; bir göle taş attığımızda, çarpma noktasından başlayarak, yarıçapı zamanla büyüyen dairesel dalgalar oluşur. Dalgaların hızı, göl suyunun niteliklerine ve bulunulan derinliğe bağlı olup, bu özelliklerin yaklaşık aynı olduğu bölgelerde, yaklaşık sabittir. Söz konusu olan, atılan bir taş değil de, olduğu yerde dikey salınımlar yapan bir tekne olsa, benzeri dalgalar yine oluşur ve içiçe daireler halinde tekneden uzaklaşır. Tekne yerinde durmayıp, dalgalara göre yavaş bir hızla harekete geçecek olsa; geçtiği hemen her noktada, keza dairesel dalgalara yol açacak ve kendisinden daha hızlı hareket eden bu dalgalar, teknenin ön ucundan öteye doğru uzaklaşacak ve tekne de onların peşinden koşturuyor gibi olacaktır. Dalgaların her biri küçük, yani genliği düşüktür ve tekne sahilden yeterince uzaksa, sahile ulaşamayıp, yolda sönümlenir. Teknenin hızlanıp, dalgaların hızına ulaştığını düşünelim. Bu durumda, tekne hala dairesel dalgalar oluşturmakta, fakat dalgalar ön uçtan kaçıp uzaklaşamamaktadır. Teknenin ucu, oluşan bu küçük dalgaları, ardı ardına yakalar ve üst üste bindirip, önünde sürüklemeye başlar. Dairesel dalgaların tepe noktalarının üst üste bindiği böyle noktaların kümesi, teknenin iki yanından doğru açılan büyük birer dalga oluşturur. Tekne daha da hızlanarak, dalga hızını aştıkça, bu dalgaların arasındaki açı küçülür. Dalgalar büyüktür ve artık, yakın sahile kadar ulaşmaya başlarlar.

Bir uçak da hareket halinde iken sürekli olarak, yarıçapları uçağın bulunduğu konumdan dışarıya doğru büyüyen küresel ses dalgaları oluşturur. Bu dalgaların hızı; havanın yoğunluğuna, nem oranına vb bağlı olup; sesin o atmosfer koşullarındaki hızına eşittir. Uçak ses hızından yavaş hareket ediyorsa; bu görece küçük genlikli dalgalar, uçaktan uzaklaştıkça sönümlenirler. Uçak yeterince yüksekten uçuyorsa, yere ulaşamazlar dahi. Dolayısıyla onları duymayız bile. Ancak uçak ses hızına ulaştığında, tekne örneğinde olduğu gibi; yol açtığı ses dalgalarını adeta önüne katıp sürüklemeye başlar. Tepesi uçağın burnunda bulunan koni yüzeyi şeklinde, büyük bir dalga oluşmuştur. Uçak hızını arttırdıkça, koninin kapsadığı katı açı kesiti daralır. Böyle bir uçak üzerimizden geçtiğinde, önce bir ses duymayız. Tıpkı açıktan geçen bir sürat teknesinin yol açtığı dalganın, kumsalda önce hissedilmemesi gibi. Ancak, uçak bir süre uzaklaştıktan sonra, koni yüzeyi yere ulaşır ve patlama sesini andıran güçlü bir ses duyulur. Tıpkı açıktan geçen sürat teknesinin yol açtığı dalganın, tekne önümüzden geçip gittikten sonra sahile ulaşması gibi. Uçağın başımızın üzerinden geçip gitmesinden sonra sesin bize ulaşma süresi, birçok kereler şahit olduğumuz gibi; uçağın ucundaki koninin darlığına, yani ses hızını ne kadar aşmış olduğuna, sesin o anki atmosfer koşullarındaki hızına ve uçağın yerden yüksekliğine bağlıdır.

Buna Sonik patlama buna deniyor. Aslında, hava basıncının ansızın yükselip ardından azalmasından ibaret. Bu basınç değişikliği, 10kg/m2 civarında olup, bir asansörde birkaç katlık bir yüksekliği inerken yaşanan basınç değişimine eşdeğer. Ancak, çok daha kısa bir sürede yaşandığı için, çok daha etkileyici…