كانت الطائرات تطير بسرعة دون سرعة الصوت» حتى عام 1947 عندما كسر تشاك ييجر ما يُعرف باسم حاجز الصوت عن طريق التحليق بسرعة تتجاوز سرعة الصوت (كانت الطائرة تُحلّق أسرع من الصوت»). عندما أصبح الطيران الذي يتجاوز سرعة الصوت شائعا، أصبح الصوت المزعج والمدمر أحيانًا الذي يُصاحب ذلك شائعا أيضًا، وهو ما يُعرف باسم «دَوِي اختراق حاجز الصوت». ولكن لماذا تُصدر الطائرة التي تفوق سرعة الصوت دوي اختراق حاجز الصوت الذي قد يُزعج الناس ويُفزع القطط ويكسر النوافذ أحيانًا ؟ هل يُمكن لشخصين داخل طائرة تفوق سرعة الصوت أن يسمع كلٌّ منهما الآخر عندما يتكلمان؟

إذا أتلف انفجار قنبلة أحد المباني (لنقل جدران المبنى على سبيل المثال)، فلا بد أن يتجاوز ضغط الانفجار على المبنى قيمة حدية بعينها حتى يتحقَّق التلف ، ومع ذلك يمكن لدوي اختراق حاجز الصوت أن يُتلف مبنى بضغط أقلَّ مائة مرة من هذه القيمة الحدية، فكيف يكون هذا ممكنا ؟

وكذا أيضًا تفوق سرعة بعض أنواع طلقات الرصاص سرعة الصوت، فهل تُصدِرُ هي الأخرى صوتَ دَوِيٌّ اختراق حاجز الصوت؟ عندما كان الصاروخ «فاو -1» يقصف إنجلترا أثناء الحرب العالمية الثانية، كان المراقب يسمع ضوضاء تحليق الصاروخ أولًا كانت عبارة عن صوت طنين مُميَّز، ( صار وسيلة غير مقصودة للتحذير)، ثم صوت انفجار الصاروخ عندما يُصيب الهدف. عندما استخدمت صواريخ «فاو -2» في وقت لاحق، كان المراقب يسمع أحيانًا هذين الصوتين بترتيب عكسي؛ أي الانفجار أولًا دون صوت تحذيري، ثم ضوضاء تحليق الصاروخ بعد ذلك بفترة وجيزة، فلماذا صار التسلسل معكوسا ؟ في الثالث عشر من أغسطس عام 1989، كان مكوك الفضاء «كولومبيا» متجها نحو قاعدة إدواردز الجوية في كاليفورنيا وحلق فوق لوس أنجلوس وباسادينا، كان مكوكا يفوق سرعة الصوت ويتحرك بسرعة حوالي 4600 كيلومتر في الساعة؛ ومِن ثُمَّ أصدر موجة صدمية مرتفعة (صوت دوي اختراق حاجز الصوت سمعت في كلتا المدينتين. من الغريب أن محطة رصد وقياس الزلازل في باسادينا رصدت موجة زلزالية واضحة قادمة من لوس أنجلوس قبل 12.5 ثانية من تلقيها الموجة الصدمية للمكوك، فكيف يمكن للموجة الصدمية أن تولد موجة زلزالية في لوس أنجلوس؟

الجواب: عندما تُحلّق طائرة عبر الهواء، فإنها تدفع جزيئات الهواء بعيدًا عن طريقها، وهو ما يُسبب تباينا في الضغط الجوي. ينتقل هذا الاختلاف في الضغط الجوي من الطائرة على هيئة موجة صوتية، كما ينتقل الصوت الصادر من المحركات أيضًا. إذا كانت سرعة الطائرة دون سرعة الصوت، فستسمع صوت المحركات ولن تلحظ موجة الضغط الناجمة عن دفع الطائرة للهواء.

يصير الوضع معكوسا عندما تفوق سرعة الطائرة سرعة الصوت؛ إذ تُواصل الاختلافات في ضغط الهواء التي تُسببها الطائرة نتيجة لاندفاعها عبر الهواء الانتقال على هيئة موجات صوتية، ولكن تكون الموجات في هذه الحالة أبطأ من الطائرة نفسها فتتجمع مكونة شكلًا مخروطيًّا تتَّجه قمَّتُه نحو الطائرة، ويلازم هذا المخروط الطائرة ما دامت سرعتها تفوق سرعة الصوت ما تسمعه بالأساس في صوت دوي اختراق حاجز الصوت هو هذه الموجات الصوتية المتجمعة التي يُقال إنها «موجة صدمية»)، وليس صوت محركات الطائرة.

عندما تتحرك الطائرة أفقيًّا، على سبيل المثال، يُمكن للجزء السفلي من المخروط أن يجترف الأرض، وإذا مرَّ بسرعة بجانبك فسيزيد أولا ضغط الهواء على طبلة أذنك عن قيمته العادية، ثم ينقص حتى يصل إلى قيمة أقل من قيمته العادية، ثم يزيد حتى يصل إلى قيمته العادية مرةً أخرى. يُشبه الرسم البياني لهذه التغيرات حرف N؛ ومن ثم فإن الموجة الصدمية التي تصدر من الطائرة تُسمّى غالبًا بـ «الموجة N... تتسبب هذه التغيرات المفاجئة في ضغط الهواء في اهتزاز طبلة أذنك، ومن ثُمَّ تسمع صوت دوي اختراق حاجز الصوت.

تتكون الموجة الصدمية للطائرة في الواقع من مجموعة من الموجات الصدمية الفردية التي تنتج من الجزء الأمامي المخروطي الشكل من الطائرة، ومن المحركات، ونقطة اتصال جسم الطائرة بالجناح، والذيل. إلا أنه بحلول الوقت الذي تصلك فيه هذه الموجات الصدمية على الأرض، فإنها قد تندمج وتصير موجة صدمية واحدة تُصدر صوتا واحدًا لدوي اختراق حاجز الصوت. ومع ذلك، يمكنك في بعض الأحيان تمييز أصوات دوي اختراق حاجز الصوت كل على حدة.

قد لا تصل الموجات الصوتية التي تُشكل المخروط إلى الأرض لأنها أثناء انتقالها إلى الأسفل تنحني مساراتها بفعل التغيرات الحادثة في درجة حرارة الهواء بطول هذه المسافة، ويُقال بأن الصوت ينكسر أو يتعرض للانكسار. إذا قابلت الموجات هواء دافئًا أثناء نزولها، يمكن أن تنحني المسارات بعيدًا عن الأرض بما يكفي لكيلا تلامسها. كما يمكن أن تُوجه الموجات أيضًا إلى مسافات بعيدة قد تصل إلى مائة كيلومتر إذا انحبست بين طبقات ذات درجات حرارة أعلى؛ ومن ثُمَّ، يمكن أن تُسمع الموجات أحيانًا دون رصد وجود أي طائرة في الأفق، وهو ما يجعل صوت الدَّوِيِّ الغامض مُقلقًا. عندما تتسارع طائرة تفوق سرعة الصوت، خاصةً إذا كانت طائرة حربية محلقة نحو الأمام أو تقوم بمُنعطفات حادة، يمكن أن تنبعث الموجات الصدمية في اتجاهات مختلفة ويمكن لبعضها أن يصطدم بالأرض عند نفس النقطة. يعني وجود مزيج من موجتين أو أكثر من الموجات الصدمية أن الاختلافات في ضغط الهواء تكون أكثر حدة وهو ما ينتج عنه صوت دَوِي هائل يمكن أن يكون مُفزعا للناس على الأرض. على الأرجح، يُلحق هذا الوضع أيضًا أضرارًا بالمباني، خاصةً إذا كان المعدل الذي يحدث به اختلاف الضغط يتناسب مع المعدل الذي يمكن أن يهتز به الجدار على سبيل المثال. ومن ثُمَّ يُمكن أن تكون الاهتزازات الناجمة عن الموجات الصدمية في هذه الحالة ضخمة بما يكفي لكسر الجدار. يمكن لشخصين داخل طائرة تفوق سرعة الصوت أن يتحدثا معا بكل تأكيد؛ إذ إنهما موجودان داخل هواء يُجبر على التحرُّك مع الطائرة ومن ثمَّ لا يحدث أي تغيير ذي ا قيمة تذكر للموجات الصوتية لصوتيهما التي تنتقل عبر ذلك الهواء.

دوي اختراق حاجز الصوت للرصاصة التي أُطلقت إذا فاقت سرعة الرصاصة سرعة الصوت، كانت سرعة الصواريخ «فاو - 1» التي قصفت إنجلترا أثناء الحرب دون سرعة الصوت؛ ومن ثم كان المراقب يسمع صوت ضوضاء تحليقها قبل أن تظهر للعيان، على النقيض، كانت الصواريخ «فاو -2» من النوع الذي يفوق سرعة الصوت؛ ومن ثم كان الصاروخ يصل إلى الأرض قبل صوت الضوضاء الناتجة عن تحليقه.

عندما ضربت موجة المكوك كولومبيا» الصدمية ولاية لوس أنجلوس، تسببت في اهتزاز العديد من المباني الشاهقة في منطقة وسط المدينة، وهو تأثير مماثل لذلك الذي يُحدثه الزلزال تراوحت فترات اهتزاز هذه المباني الفترة هي الوقت الذي يستغرقه لحدوث اهتزاز كامل من ثانية إلى ست ثوان. أحدثت المباني أثناء فترات اهتزازها موجات زلزالية؛ ومِن ثَمَّ إذا اهتزَّ مبنى لفترة استغرقت ثانيتين على سبيل المثال، فستنتج موجة زلزالية تدوم لمدة ثانيتين انتقلت الموجات الزلزالية عبر الأرض أسرع من الموجات الصدمية التي انتقلت عبر الهواء؛ ومن ثم وصلت إلى باسادينا قبل الموجات الصدمية. وصلت الموجات التي وصلت أولاً من جميع المباني بالتوازي معا تقريبا وأحدثت اضطرابا واضحًا رصدته محطة قياس ورصد الزلازل. أما بعد ذلك، فنتيجة لاختلاف فترات الاهتزاز، تداخلت الموجات وامتزجت ؛ وهو ما جعل العديد منها يلغي بعضه تأثير بعض؛ ومِن ثُم ضَعُف الاضطراب المرصود في محطة رصد الزلازل.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

متحف الكفيل: المكتبة المتحفية توفر مصادر وكتبًا نادرة باللغتين العربية والإنكليزية

الأمانتان العامتان للعتبتين المقدستين تقيمان مجلس الفاتحة على روح العلامة السيد محمد علي بحر العلوم

شعبة الحرم الشريف تستبدل ستائر أبواب حرم مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)

وفد الأمانة العامة للعتبة العباسية المقدسة يشارك في مجلس فاتحة السيد محمد علي بحر العلوم (قدس سره)

المزيد

الآخبار الصحية

هل يمكن الاعتماد على "ChatGPT" في الحصول على نصائح صحية؟

قبل أي نشاط رياضي.. هذه الفاكهة ينصح بها الخبراء

استخدام القنب للعلاج.. دراسة تحذر من من "جنون العظمة" ؟!

غالبية الناس ينظفون أسنانهم خطأ.. إليك الطريقة الصحيحة

المزيد

الآخبار التكنلوجية

نصائح لإطالة عمر بطارية السيارة وضمان أدائها الأمثل

الرياض تحتضن مونديال الرياضات الإلكترونية بدعم stc

"ستارشيب" ينطلق في رحلة تجريبية ويسقط بالمحيط الهندي !

شركة جديدة.. خطة ماسك لمنافسة مايكروسوفت في الذكاء الاصطناعي

المزيد

مواضيع ذات صلة

الموجات دون الصوتية

هل يمكنك تحديد شكل الطبلة من خلال الصوت الذي تُصدره؟

صوت المشي على الجليد

السماع عبر الجليد

تَصدع وفوران الجليد

الرمال الطنانة والرمال الصافرة

الجيران المزعجون بالأعلى

الغناء في الحمام

الخصائص الصوتية للأبنية العتيقة

الصدى الموسيقي الذي يصدر من السلالم والأسوار

صدى الصوت الصادر من الجدران والأركان وبساتين الأشجار

الأروقة التي يُسمع بها صدى الهمس البعيد في كاتدرائية القديس بولس