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ソニックブームのこと
ソニックブームについて下記教えて下さい。 *ソニックブームは飛行中何回起きますか？ 音速を超える時(又は音速以下になる時？)の一回きりでしょうか？ 或いは、音速を超えないギリギリで飛んでいる場合は、”定期的(= 空気の圧縮が限界になった時？)”に起きるのでしょうか？ 以上、宜しくお願い致します。
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ソニックブームは超音速と亜音速の境界で衝撃波が集中する面です。ソニックブームは音速に近い速度以上では常に発生するのですが、航空機がマッハ0.8～1.4くらいでは気流が不安定となり、特に大きくなります。 航空機から見た基準で見てみるとします。そして音速と等しいマッハ1のときを考えてみます。 まず航空機先端で空気を押しのけるために起こる風を切る音の速さと、航空機の速度が一致しています。今は航空機から見た場合を考えているので、その音は航空機の先端から平面上に広がって行きます。 これは連続的に起こっているので、いわば次々に発生する風を切る音が、その平面上に集中して起こっていることになります。そのため、その平面においては風を切る音が幾つも集まっていることになり、大きな音となります。 これを、地上で静止している人がその航空機を見ている場合で考えると、航空機の先端と共に移動する、音の集中した平面が、地上で見ている人を通過していくことになります。そのときに大きな音が聞こえるわけです。 もし、航空機の飛んでいく軌跡の真下に、離れて点々と地上に立っている人がいるとすると、音が集中した平面がその人々を次々と通過することになり、時間差を置いて、地上の人々に1回ずつ大きな音が聞こえます。 これが衝撃波が作るソニックブームと呼ばれる現象です。（超）音速航空機を追いかけるように、地上ではソニックブームが移動して行きます。 これは、航空機の先端だけでなく、後端でも起きます。先端では空気を押しのける風切り音ですが、後端では航空機が高速で去っていくために、そこで空気が急速に戻るために起こる風切り音になります。 後端でもマッハ1の音速航空機を追いかけるように、風切り音が集中した平面が作られ、これも地上では大きな音としてのソニックブームとなります。 航空機がある程度大きいと、地上では航空機先端のソニックブームと、後端のソニックブームが分かれて聞こえ、合計2回になります。航空機からすれば常に発生しているわけですが、地上の一点からすれば、それが通過していくときだけ聞こえるわけです。 航空機が音速を超えて行くと、航空機基準で見て、平面状から円錐面状に変わるものの、理屈としては全く同じにソニックブームが発生します。 以前に作られた超音速旅客機コンコルドでは、先端と後端から大きなソニックブームが起こって、ときには地上に被害が及ぶほどでしたが、それ以降は研究が進み、近年では先端と後端以外にソニックブームが分散して起こるようにして、全体として地上に大きなソニックブームが集中して伝わらないような工夫ができつつあります。
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＞ずうっと起き続ける、ということは、まるで機関銃のように ＞「バッバッバッ…」と連続して起きている、と考えて ＞宜しいのですよね？ バッバッバッではなく、「バーーーーーーーーー」です。一回というのはそういう意味です。 全速で海の上を走るモーターボートを想像してみてください。 モーターボートは波が海面を伝わる速度をこえていますので、 ボートが右に向かって走っている場合、ボートを頂点として、後方に ＞ の形の波ができますよね？ 超音速飛行でも、＞ の形の衝撃波が広がっていきます。
お礼
TXV12003 様 モ－タ－ボ－トの例え、非常によくわかりました。 すっきりしました。 有難うございました。
お礼、ありがとうございます。#2です。 >アポロ等のロケットも、打ち上げ後音速に達した時点で、ソニックブームが起きると考えて宜しいのですよね？ はい、その通りです。しかし、宇宙へ向かうロケットはかなり上空に行くまでは、進行方向が真上から斜め上までですので、ソニックブームが出来る面が地表と水平から斜めになり、必ずしも地表にソニックブームが到達するわけではありません。
お礼
lazydog1様 たびたび有難うございます。 今後とも宜しくお願い致します。
超音速で飛んでいる間、衝撃波はずーっと起き続けていますよ。 そういう意味では１回の超音速飛行につき１回です。
お礼
TXV12003さん ご回答、有難うございました。 ずうっと起き続ける、ということは、まるで機関銃のように 「バッバッバッ…」と連続して起きている、と考えて 宜しいのですよね？ と、すると、「1回の超音速飛行につき1回」というのが、 よく理解できないのですが…。
お礼
lazydog1さん、ご回答有難うございました。 「ソニックブ－ムによる衝撃音は地上では(場所を移動して)次々に聞こえる」と聞き、永年の疑問がスーッと解けました。 (映画)「ライト・スタッフ」では、前半でマッハの壁を破るまでの努力が描かれていますが、ソニックブ－ムが1回だけしか聞こえなかったのが、どうしても理解できませんでした。 有難うございました。 尚、アポロ等のロケットも、打ち上げ後音速に達した時点で、ソニックブームが起きると考えて宜しいのですよね？