شکست دیوار صوتی Sonic boom

هواپیمای جنگنده‌ای که با سرعت فراصوت از بالای سر می‌گذرد، گاهی بعد از رد شدن دو ضربهٔ پیاپی و بلند ایجاد می‌کند. این صدا که شکست دیوار صوتی (بوم صوتی) نامیده می‌شود، از امواج ضربه‌ای می‌آید و تا وقتی جسم سریع‌تر از صوت می‌رود، پشت سر آن کشیده می‌شود.

شکست دیوار صوتی چگونه پدید می‌آید؟

جسم در حال حرکت در هوا مدام موج‌های صوتی می‌سازد که با سرعت صوت پخش می‌شوند. وقتی جسم کندتر از صوت می‌رود، این موج‌ها جلوتر از آن می‌روند. اما وقتی سرعت جسم به سرعت صوت برسد یا از آن بیشتر شود، موج‌ها نمی‌توانند از آن جلو بیفتند و روی هم انباشته می‌شوند و جبههٔ موج ضربه‌ای مخروطی شکل (مخروط ماخ) می‌سازند. این جبهه هنگام رسیدن به گوش ما به‌صورت تغییر ناگهانی فشار شنیده می‌شود: یک ضربه یا دو ضربهٔ پشت‌سرهم.

نکته‌های مهم دربارهٔ آن

• بوم صوتی فقط لحظهٔ «شکستن دیوار صوتی» رخ نمی‌دهد: تا زمانی که جسم سریع‌تر از صوت می‌رود، مخروط ضربه‌ای همراه آن حرکت می‌کند و هر کس در مسیر آن باشد صدا را می‌شنود.
• عدد ماخ نسبت سرعت جسم به سرعت صوت است. حرکت با ماخ بیشتر از ۱ فراصوت است. فراصوت در اینجا به معنی سرعت بیش از صوت است و با فراصوت به معنای بسامد بالا اشتباه نمی‌شود.
• زاویهٔ مخروط با سرعت بستگی دارد: هرچه سریع‌تر باشد، مخروط باریک‌تر می‌شود.

در نجوم و فضا

بازگشت فضاپیماها به جو مثل شاتل فضایی یا کپسول‌های فرودآمده به زمین، بوم صوتی می‌سازد. شهاب‌سنگ‌های بزرگ نیز در جو با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کنند و موج ضربه‌ای می‌سازند؛ در شهاب‌سنگ چلیابینسک همین موج شیشهٔ بسیاری از ساختمان‌ها را شکست. آذرخش هم با گرمایش ناگهانی هوا موج ضربه‌ای می‌سازد که به‌صورت رعد شنیده می‌شود.

پرسش‌های رایج

### شکست دیوار صوتی چیست؟
شکست دیوار صوتی صدای شبیه انفجاری است که وقتی جسمی با سرعت بیش از صوت می‌گذرد و موج ضربه‌ای آن به ما می‌رسد، شنیده می‌شود.

### آیا بوم صوتی فقط لحظهٔ گذر از سرعت صوت رخ می‌دهد؟
نه. تا زمانی که جسم فراصوت است، موج ضربه‌ای همراه آن حرکت می‌کند و هر نقطه‌ای که مخروط از آن بگذرد، صدا را می‌شنود.

### بوم صوتی چرا دو ضربه دارد؟
معمولاً یک ضربه از دماغهٔ جسم و یک ضربه از دم آن می‌آید؛ فاصلهٔ این دو در جنگنده‌ها کسری از ثانیه است و به‌صورت یک تق–تق شنیده می‌شود.

### آیا برای پرواز بر ماخ ۱ همیشه بوم صوتی شنیده می‌شود؟
اگر هواپیما بالا و دور باشد ممکن است صدا شنیده نشود، ولی پرواز فراصوت بر فراز مناطق مسکونی در بسیاری از کشورها محدود است، چون صدایش آزاردهنده است و ممکن است به شیشه‌ها آسیب بزند.