Почему мы слышим взрыв/хлопок, когда самолёт преодолевает скорость звука?

Неправильно называть это взрывом. Это звуковой удар, который возникает, когда самолёт или любой другой объект движется в атмосфере Земли быстрее скорости звука.

Сверхзвуковая скорость

Скорость звука в воздухе определяется свойствами среды, через которую звук распространяется. В воздухе скорость звука зависит в основном от температуры и, в меньшей степени, от влажности и давления. Чем выше температура, тем быстрее распространяется звук. Это связано с тем, что при более высоких температурах молекулы воздуха движутся быстрее, что увеличивает скорость передачи звуковых волн. При стандартных условиях на уровне моря она составляет примерно 343 метра в секунду (или 1235 км/ч). Когда объект движется быстрее этой скорости, он называется сверхзвуковым.

Откуда взрыв/хлопок?

Когда самолёт превышает скорость звука, он создаёт ударную волну. Эта волна возникает из-за того, что воздух не может достаточно быстро расступиться перед самолётом, и в результате сжимается и расширяется с большой силой. Это вызывает ударную волну. Она распространяется в виде конуса, называемого конусом Маха, который расширяется от носа самолёта.

Ударная волна распространяется по воздуху и достигает земли. Когда это происходит, наблюдатель слышит громкий звук, который называется звуковым ударом. Этот звук может быть очень громким, он может даже выбить стёкла в окнах, если самолёт летит на низкой высоте.

Часто звуковой удар слышен два раза. Это связано с тем, что самолёт движется со сверхзвуковой скоростью и его несколько частей создают ударную волну. Сначала передняя часть самолёта (нос) создаёт волну, а затем задняя (хвост). Поскольку хвост находится на некотором расстоянии от носа, задняя ударная волна достигает наблюдателя с небольшим запозданием по сравнению с передней ударной волной.

В современной России полет на сверхзвуковой скорости разрешен на высоте 11 километров, кроме мест, где людей изначально быть не должно. Поэтому даже если мы слышим звуковой удар, то он максимум вызовет дребезжание стекла.

Изображение в превью:
Автор: wirestock
Источник: ru.freepik.com