Većina ljudi je tijekom života čula za pojam „zvučni zid“, ali neće znati točno odgovoriti na pitanje o čemu je zapravo riječ. Probijanje zvučnog zida ljudi obično opisuju kao prasak ili snažnu detonaciju i vrlo često će to spomenuti kao nešto negativno i nešto što ih plaši.
Ali što je zvučni zid? I kako se on može „probiti“? Pa, uskoro ćemo saznati da to probijanje možda nije ono što biste prvo zamislili, ali da je svakako vrlo zanimljiva pojava popraćena raznim znanstvenim otkrićima.
Zvučni zid je jedinstvena aerodinamička pojava koja se javlja prilikom leta neke letjelice u trenutku kada ona dosegne brzinu zvuka. U principu je riječ o aerodinamičkom otporu koji je narastao jer se objekt približio brzini zvuka. Nerijetko se dogodi da vojni objekti svojom brzinom priđu brzini zvuka i onda se događaju promjene koje je lako i čuti i vidjeti.
Naravno, nije riječ o pravom, nevidljivom zidu, iako nije bila rijetkost da ljudi misle da takav zid postoji. Prije nego što je prvi puta probijen zvučni zid velik broj ljudi je vjerovao da bi takav događaj i njegovo probijanje moglo dovesti do uništenja letjelice, osobito zato što su se na zrakoplovima koji su približavali brzini zvuka pokazivala veća oštećenja.
Top 7 činjenica koje bi svatko trebao znati o zvučnom zidu
1. Što je probijanje zvučnog zida?
Probijanje zvučnog zida je stvaranje udarnih valova koje prati zaglušujući prasak, što zapravo znači da zrakoplov u pitanju leti brže od brzine zvuka. Mnogi poistovjećuju ovaj zvuk sa zvukom prometne nesreće, ali i zvukom vatrometa. Na našim prostorima ljudi ovaj zvuk i prasak često povezuju s potresima.
2. Koja je brzina zvuka?
Brzina zvuka u zraku iznosi od 1 152 do 1 224 km/h, što također ovisi o temperaturi zraka.
3. Tko je prvi puta probio zvučni zid?
Zvučni zid prvi je puta probijen 14. listopada 1947. godine od strane kapetana američkog ratnog zrakoplovstva, Charlesa Yeagera kojeg svi poznaju pod imenom Chuck. Sudjelovao je u 2. svjetskom ratu, Korejskom i Vijetnamskom ratu, a umro je 2020. godine, u dobi od 97 godina.
4. Zašto avionu nije ništa kada udari u zvučni zid?
Zato jer nije riječ o pravom zidu već o pojmu koji opisuje stvaranje udarnih valova kada se zrakoplov kreće brže od zvuka. Naravno da bi postojale sigurnosne regulacije kada bi ovaj fenomen bio opasan po vozače aviona ili same avione.
5. Što sve može probiti zvučni zid?
Zvučni zid ne probijaju samo avioni i letjelice. 2012. godine probio ga je i čovjek, rekorder u najvećem slobodnom padu ikada, koji je prilikom padanja dostigao brzinu od 1,25 Macha. Felix Baumgartner je padao s visine od 39 kilometara, probio zvučni zid i postao prvi čovjek koji je to učinio slobodnim padom.
Bičevi su također jedan od dobrih primjera za probijanje zvučnog zida.
6. Koji je najbrži nadzvučni putnički zrakoplov?
Najbrži putnički zrakoplovi su bili sovjetski zrakoplov Tupoljev i francuski Concorde. Oba su letjela brže od zvuka (2 Macha), ali su bili nepraktični jer su trošili jako puno goriva, bili su jako bučni i veliki zagađivači. Danas u upotrebi više nema nadzvučnih putničkih aviona i to je više-manje sigurnosna mjera i uvedena je kako se ne bi uznemiravali putnici, ali i oni koji žive iznad područja gdje se događaju proboji zvučnog zida.
7. Što znači da avion leti brzinom od 2 Macha?
Mach je broj koji pokazuje koliko brže od zvuka leti neka letjelica. Ako avion leti brzinom od 2 Macha to znači da leti 2 puta brže od brzine zvuka. To znači da je testni primjerak zrakoplova NASA-e pod imenom X-43 koji je letio brzinom od 9,6 Macha letio toliko puta većom brzinom od brzine zvuka.
Zvučni zid – za one koji žele znati više
Zrakoplovi i letenje su tijekom povijesti oduvijek oduševljavali i fascinirali ljude, a mnogi su u zrakoplovstvu napravili iznimne karijere. Ako ste ljubitelj aviona i zanima vas nešto više o zvučnom zidu pročitajte odgovore na pitanja u nastavku teksta.
1. Kako izgleda probijanje zvučnog zida?
Kao što smo već ranije rekli zvučni zid je pojava koja se pojavljuje u trenutku kada neka letjelica ili neki drugi objekt dosegnu brzinu zvuka.
Probijanje zvučnog zida će se dogoditi kada zrakoplov u letu stvori poremećaj tlaka zraka koji se nalazi oko njega. To će se dogoditi u trenutku kada on dosegne brzinu zvuka, što je između 1152 km/h i 1224 km/h, ovisno o temperaturi okoliša.
Tada će se neposredno ispred zrakoplova stvoriti poremećaj tlaka, a otpor između zrakoplova i zraka će iznimno porasti pri čemu će doći do nastajanja udarnih valova. Ovi udarni valovi će ljudima na tlu zvučati kao prasak ili eksplozija što je posljedica probijanja zvučnog zida.
2. Kada je prvi puta probijen zvučni zid?
Američki inženjeri, potaknuti rezultatima njemačkog istraživanja o avionima i njihovim letačkim mogućnostima, konstruirali su poseban zrakoplov kojeg su nazvali Bell X-1, a koji je uspio probiti zvučni zid.
Ovaj se raketni zrakoplov trenutno nalazi u muzeju Smithsonian u Washingtonu, a upravo je njime američki kapetan zrakoplovstva Chuck Yeager službeno probio zvučni zid 14. listopada 1947. godine.
Let kojim se Yeager upisao u povijest zrakoplovstva dogodio se iznad baze Muroc, danas poznate kao baza Edwards, smještene u kalifornijskoj pustinji, gdje nije postojala opasnost od javnog incidenta.
Nakon što je uspješno probijen zvučni zid Amerikanci, ali i ostale države koje su poticale razvoj inženjerstva i zrakoplovstva, su nastavili ulagati u izgradnju aviona koji lete brže od zvuka. 12 godina kasnije Amerikanci su stvorili raketni avion x-15 koji je od brzine zvuka putovao čak 5 puta brže.
3. Što je Mach?
Machov broj, više poznat samo kao Mach, je omjer brzine tijela i brzine zvuka u nekom sredstvu, a ime je dobio po Ernstu Machu, austrijskom fizičaru koji je proučavao pojave vezane uz postizanje brzina bliskih brzini zvuka.
Kada se neki objekt približi brzini zvuka tada se kaže da ima brzinu Mach 1. Podzvučne brzine opisuju se kao Ma<1, dok su nadzvučne Ma>1. Ako je Ma>5 tada se takav let naziva hipersoničnim letom.
Machov broj je vrlo važan za aerodinamiku i njime se opisuje brzina tijela ovisna o brzini zvuka. Što je jači udar udarnog vala, a on ovisi o povećanju Machovog broja, to su veće promjene koje se događaju objektu u letu.
Space Shuttle je jedan od najboljih primjera za promjene koje se događaju objektu kada ono leti mnogo brže od zvuka. On prilikom ulaska u atmosferu „gori“ jer se kreće brzinom većom od 24 Maha, što je hipersoničan let, ali se stvara toliko jak otpor i udarni val da se čini kako se stvorila užarena kugla crvene, zelene ili žute boje. Space shuttle u tom trenutku izgleda kao užarena kugla s repom u bojama.
4. Koliko Machova je moguće postići zrakoplovom?
NASA je za sada jedina letjelica koja je uspjela postići brzinu od 9,6 Macha, ali riječ je o testnoj letjelici iz Hyper-X programa, pod nazivom X-43. Naravno, znanstvenike jako zanima do koje granice mogu pogurati navedene letjelice pa i dan danas stvaraju vozila koja mogu doseći i veće brzine. Sigurno ćete čuti više o tome u budućnosti.
Rekord za najbržu letjelicu koja u sebi nosi ljudsku posadu drži North American X-15 koji je uspio postići brzinu od 6,7 Macha što ga svrstava u hipersoničnu letjelicu. Hipersonične letjelice su one koje mogu letjeti brzinom najmanje 5 puta većom od brzine zvuka. Ova se letjelica koristila samo u istraživačke svrhe.
Najbrži zrakoplov s posadom također je razvila NASA, a riječ je o Lockheed SR-71 Blackbird koji može postići brzinu od 3,25 Macha. Ovo je izviđački zrakoplov koji skuplja obavještajne podatke i koristio se do 1999. Njegov prethodnik je bio Lockheed YF-12 koji je postigao 2,96 Macha, a koristio se do 1978.
Rusi su također imali svog favorita u prošlosti, ruski MIG-25 Foxbat koji je mogao postići brzinu od 3,2 Macha, a koji je bio naoružan raketama i čuvao ruske granice. Danas se pak mogu pohvaliti s letjelicom Mikojan MIG-31 Foxhound koja probija zvučni zid kao od šale, a postiže brzinu od 2,83 Macha. Tu je i vrlo uspješni Suhoj Su-27 Flanker koji postiže maksimalnih 2,35 Macha, ali je iznimno okretan i uspješan u praksi.
Jedan od najuspješnijih borbenih zrakoplova u povijesti ubraja se američki F-15 Eagle koji leti brzinom od 2,5 Macha dok je istovremeno iznimno naoružan i nadasve opasan u borbi što je dokazao mnogim pobjedama.
5. Da li se običnim okom može primijetiti da je probijen zvučni zid?
Probijanje zvučnog zida se ne može vidjeti golim okom i za to je potrebna specijalizirana oprema i tehnologija snimanja. Bilo je potrebno nekoliko desetljeća da američka NASA uspije snimiti nadzvučne udarne valove pomoću vrlo skupe specijalizirane opreme koja razlučuje gustoće u određenom mediju.
Ipak, neposredno prije probijanja zvučnog zida se često mogu vidjeti prekrasne formacije oblaka i vodene pare, posebno ako se zrakoplov nalazi u vlažnim uvjetima ili leti iznad vodene površine. To se naziva „konus pare“ i pojavljuje se kada se zrakoplov približava brzini Mach 1.
Veličanstveni prizor vodenog stošca koji prati ili obujmljuje avion prilikom probijanja zvučnog zida stvarno je prizor za pamćenje, ali nažalost ne može se snimiti pametnim telefonom i traje vrlo kratko.
