Грохот слышен, когда самолет преодолевает звуковой барьер? На самом деле это не совсем так — объясняем, как все устроено

31 октября 2024 в 1730389500
Александр Домейко / «Зеркало»

Сильный грохот, который днем 31 октября слышали жители Минска и пригородов, многие приняли за взрыв. Минобороны заявило, что причиной стал экипаж истребителя, который, выполняя учебную задачу, перешел где-то над городом на сверхзвуковую скорость. Но почему при наборе такой скорости самолетом люди слышат громовые раскаты? Объясняем.

Любой летящий самолет преодолевает сопротивление воздуха и сжимает его прямо перед собой, создавая область повышенного давления. На небольших скоростях это порождает обычные звуковые волны, расходящиеся от летательного аппарата в стороны и слышные как ровный гул (примерно тот же эффект создает на большой скорости и обычный автомобиль или любой другой быстро движущийся в воздухе предмет).

Но когда самолет разгоняется быстрее скорости звука (недалеко от поверхности земли это около 1230 километров в час), он буквально «догоняет» скопившиеся перед ним акустические волны - и те не успевают от него удаляться. В результате они формируют перед носом тонкий слой очень сильно сжатого воздуха, который расходится широким конусом позади самолета. Похожий по параметрам слой формируется и во время взрыва - именно его называют ударной волной, это один из поражающих факторов.

Расходясь от самолета, она надвигается бесшумно - звук просто не успевает ее опередить. Но когда проходит через наблюдателя, давление воздуха рядом с ним очень резко, скачкообразно растет. Именно этот скачок давления наши уши слышат как страшный грохот.

Важная деталь: ударную волну самолет генерирует не только в момент преодоления скорости звука, а все время, пока двигается со сверхзвуковой скоростью. Но находящийся на земле наблюдатель слышит грохот как раз в тот момент, когда его достигает постоянно распространяющийся за таким летательным аппаратом звуковой конус.

Добавим, что люди слышали звук ударной волны и до изобретения сверхзвуковых самолетов. Такую же природу имеет грохот от входящих в атмосферу метеоритов. Другие примеры - резкий треск от пролетающей рядом винтовочной или автоматной пули, а также «взрывной» хлопок хлыста, когда его окончание на мгновение превышает скорость звука.