اذا حلقت الطائرة اسرع من سرعة الصوت .. هل سيستطيع الطيار سماع نفسه اذا تكلم؟

عندما قام الأخوان رايت بأول تحليق ناجح لهم في اول طيارة في العالم، ذهل الجميع بفكرة ركوب الهواء! ومع تطور التكنولوجيا أصبحت الطائرات أكثر تعقيدا وأمنًا، فضلًا عن أنها تحمل وسائل الراحة وأصبحت أسرع بكثير.

أصبح لدينا في هذه الأيام طائرات أسرع من الصوت ذاته! وقد تعلم أنك عندما تسافر طائرة أو أي شيء آخر بسرعةٍ تفوق سرعة الصوت (أي تخترق حاجز الصوت) فإنه لا بد أن تسمع صوت انفجار مدوي، والذي يعرف عادةً بأنه دوي اختراق حاجز الصوت، وقد سمعت أيضًا ذلك الصوت المرتفع الاستثنائي، إضافة إلى أن تحليق طائرة عسكرية بالقرب منك قد يسبب انفجارًا ذو صوت مؤلم.
بإمكان كل شخص على الأرض سماع ذلك الصوت، ولكن ماذا عن الأشخاص داخل الطائرة؟ ماذا يبدو لهم عندما تحطم الطائرة التي يسافرون عليها حاجز الصوت؟ هل يلاحظون تغيرًا في بيئة الحجرة؟ وبما أنهم يسافرون بطائرةٍ أسرع من الصوت تحديدًا، هل تصبح حجرة الطائرة صامتةً بشكلٍ مفاجئ؟ ماذا عن الطيار والوضع داخل المقصورة ؟ هل يسمع طيارو الطائرات الأسرع من الصوت صوت المحرك عندما تخترق الطاشرة حاجز الصوت ؟ هل سيستطيع الطيار سماع نفسه اذا تكلم؟

إجابة قصيرة: أجل، يستطيع طيارو الطائرات المخترقة حاجز الصوت سماع أزيز المحركات عندما تخترق طائراتهم حاجز الصوت، وذلك في حال انتقال الصوت في الهواء داخل الطائرة (ومع ذلك، فهم لا يستطيعون سماع الأصوات القادمة من الخارج). وبالمثل يستطيع المسافرون سماع الأصوات داخل الحجرة، ويحدث ذلك كلما كان الهواء من حولهم ثابت بالنسبة للطائرة (كذلك الطيارون). وبما أن الصوت ينتقل خلال الهواء داخل الطائرة ( الذي هو في الحقيقة يتحرك بنفس سرعة الطائرة)، لن يكون هنالك مشكلة في سماع أصواتٍ داخل الحجرة، بغض النظر فيما تم اختراق حاجز الصوت أم لا، لذلك سوف يستطيع سماع نفسه اذا تكلم او اذا تكلم مع الطيار المرافق له.

كيف يخترق حاجز الصوت؟ ربما تتذكر من درس الفيزياء في مدرستك الثانوية، أن دوي الاختراق يحدث عندما يتحرك شيءٌ ما بسرعةٍ تفوق سرعة الصوت. مع الأخذ بعين الاعتبار أن سرعة الصوت تختلف باختلاف الوسط التي تنتقل من خلاله، ولكن بما أن الأشياء التي تنتقل على الارض محاطةً بالهواء دائمًا، سوف نقدر سرعة الصوت في الهواء بأنها 767 ميلاً في الساعة (أو 1234 كيلو متراً في الساعة).

تُحدث الأجسام سريعة الحركة، كالطائرة الحربية مثلا، أمواجًا صوتيةً في جميع الاتجاهات، وكلما ازدادت سرعة الطائرة تجمعت الموجات في مقدمتها، لأنها لا تمتلك الوقت الكافي لتخرج عن مسار الطائرة، ويمكنك الرجوع للرسم البياني أعلاه لتفهم ذلك بشكل افضل. ومع ذلك، عندما تكون سرعة طيران الطائرة اسرع من الصوت (في الهواء)، لن تمتلك موجات الصوت وقتًا كافيًا لتنتشر بعيدًا عن مقدمة الطائرة، وعوضاً عن ذلك ستنتشر خلفها مُشكلةً موجة مخروطية.

وتتسبب تلك الموجة المخروطية بذلك الصوت المرتفع جدًا عندما تحلق طائرة أسرع من الصوت في السماء، ويشبه تقريبًا الأثر الذي تتركه باخرة تتحرك بسرعةٍ في الماء.

التحليق في طائرة أسرع من الصوت: يسمع الأشخاص على سطح الأرض دوي اختراق حاجز الصوت، ولكن ماذا عن الأشخاص داخل الطائرة نفسها (الربان والطاقم والركاب)؟ هل يسمعون أيضًا دوي اختراق حاجز الصوت؟
إجابة قصيرة: لا، هم لا يسمعونه، لأنهم على رأس المخروط، وبكلمات بسيطة، إنهم يتحركون بسرعة كبيرة لدرجة أنه ليس لدوي الاختراق فرصةً باللحاق بهم.
هل يسود الصمت بشكلٍ ملحوظ داخل مقصورة الطائرة عند اختراقها لحاجز الصوت؟
ليس تمامًا، فالصوت موجةٌ ميكانيكة، أي يحتاج إلى وسطٍ ناقل، فينتقل بنفس سرعة الوسط الذي هو فيه.
خذ هذا بعين الاعتبار: ينتقل الصوت بسرعة 343متر/ثانية عبر الهواء الساكن لجهاز فحصٍ ثابت، فإن انتقل هواءٌ بسرعة ما، لنفرض 100متر/ثانية، فإن نفس الجهاز سيسجل سرعة الصوت المنتقل بأنها 443متر/ثانية (343+100).
وينتقل الهواء الذي يحيط بالأشخاص على متن طائرةٍ تخترق حاجز الصوت، بنفس سرعة الطائرة نفسها، وبما أن الصوت ينتقل عبر الهواء الموجود على متن الطائرة، بالتأكيد لن يكون هناك أي تغييٍر في مستوى الصوت داخلها.
ولنفس السبب، يستطيع الطيارون سماع أصواتهم وأصوات محركات الطائرة التي تخترق حاجز الصوت الذين هم على متنها ( فقط في حال كان الصوت متنقلٌ عبر الهواء الموجود داخل الطائرة، إذ لا يمكن لأي صوتٍ خارجي الوصول للمقصورة)، وعلاوةً على ذلك، يمكن للصوت الناتج عن المحركات الانتقال عبر الطائرة ( ولا يمكنه الانتقال عبر الهواء المحيط به)، ويشعر به الربان على شكل اهتزازاتٍ خفيفة.