Grom dźwiękowy

Grom dźwiękowy – efekt akustyczny towarzyszący rozchodzeniu się fali uderzeniowej rozchodzący się także po rozprężeniu się fali uderzeniowej. Wytwarzany przez obiekt poruszający się z prędkością naddźwiękową, wybuch lub piorun.

Jedna z pierwszych fotografii pocisku w czasie lotu wykonana przez Petera Salchera we współpracy z Ernstem Machem w roku 1886 w czasie ich wspólnych badań. Widoczna struktura akustycznej fali uderzeniowej.

Uproszczony szkic (po prawej stronie) pokazuje układ skośnych fal uderzeniowych wokół samolotu lecącego z prędkością naddźwiękową. Do obserwatora dociera kolejno przednia i tylna fala uderzeniowa, dlatego słyszy on w takim przypadku charakterystyczny podwojony "bang".

Przednia i tylna fala uderzeniowa dociera kolejno do obserwatora

Warunkiem koniecznym powstawania skośnych fal uderzeniowych, rozchodzących się na dużą odległość (wiele kilometrów) od lecącego obiektu, jest naddźwiękowa jego prędkość. Rozpowszechnione mniemanie, że grom dźwiękowy powstaje przy przekraczaniu prędkości dźwięku a jego źródłem jest "pokonywana bariera dźwięku" jest całkowicie mylne. Wprawdzie już przy prędkościach mniejszych od prędkości dźwięku, ale po przekroczeniu krytycznej liczby Macha, pojawiają się w bezpośrednim otoczeniu obiektu fale uderzeniowe i obiekt (samolot) wchodzi w zakres prędkości, o którym mówi się potocznie bariera dźwięku, ale fale te są słabe i nie rozchodzą się na większe odległości. pl:Grom dźwiękowy

Natomiast fale uderzeniowe w niewielkiej odległości od dużego obiektu lecącego z prędkością naddźwiękową niosą ze sobą tak znaczny skok ciśnienia (rzędu setek hPa), że ich działanie może być niszczące. Widoczny na rysunku obserwator - myśliwy, będąc w wynikającej ze skali rysunku odległości od niewielkiego samolotu lecącego z prędkością odpowiadającą liczbie Macha ponad 1.3 (co wynika z narysowanego kąta odchylenia fal) – nie miałby najmniejszego powodu, aby się uśmiechać, raczej nie odniósł by jednak fizycznych obrażeń.

W latach pięćdziesiątych zeszłego stulecia w USA zbudowano naddźwiękowy bombowiec B-58 Hustler. Jednym z jego zastosowań miało być latanie na małej wysokości przy prędkości naddźwiękowej nad torami kolejowymi lub drogami – i pozostawianie za sobą postępującego z prędkością wielu setek metrów na sekundę pasa zniszczeń.

W miarę zwiększania się odległości od samolotu generowana fala uderzeniowa słabnie i degeneruje się w silną falę dźwiękową, nie siejącą zniszczeń, ale stwarzającą dyskomfort mieszkańcom. Dlatego zabronione są loty z prędkością naddźwiękową nad gęsto zaludnionymi obszarami.

Zobacz także:

• Ernst Mach, Peter Salcher, liczba Macha
• bariera dźwięku
• fala, fala uderzeniowa, stacjonarna fala uderzeniowa