Ses Duvarı Nedir? Sonik Patlama Neden Ve Nasıl Oluşur?

Size yolunuzu kapatan bir engel olduğu söylendiğinde, doğal olarak, geçişi imkansız veya daha zor hale getiren bir tür fiziksel engel olduğunu varsayarsınız. Havacılık hayranıysanız veya hıza ihtiyacınız varsa, muhtemelen ses duvarı ifadesiyle karşılaşmışsınızdır. İnsanlar bir zamanlar ses hızının da tıpkı ışık hızı gibi geçilemeyecek bir hız limiti olduğu sanıyordu. Ancak günümüzde bu düşüncenin yanlış olduğunu biliyoruz. Temel olarak, ses duvarı sesin hızıdır. Bu nedenle ses hızından daha hızlı giden herhangi bir nesne veya kişi ses duvarını aşacaktır. Aslında günümüzde jet pilotları hemen her gün ses hızını aşmaktadır.

Yıllarca birçok havacı, insanın ses hızından daha hızlı uçmaması gerektiğine inanmaktaydı. Ancak 14 Ekim 1947’de bu düşüncenin yanlış olduğu anlaşılacaktı. Bu tarihte, ABD Hava Kuvvetlerinde görev yapan Chuck Yeager, ses hızından daha hızlı uçan ilk kişi oldu. Aslında askeri uçaklar dışında bugüne kadar ses duvarını aşan iki ticari uçak oldu.

Bunlardan ilki olan Concorde, 1976’dan itibaren 27 yıl boyunca British Airways ve Air France için hizmet verdi. Bu uçak ses hızının iki katı hızlarda uçabiliyordu. Süpersonik hızlara ulaşmak, böylesine büyük bir uçak için etkileyici bir mühendislik başarısıydı. Ancak sonrasında güvenilirliğinin az olması, yüksek maliyeti ve sınırlı yolcu kapasitesi nedeni ile üretimden kaldırılacaktı.

26 Kasım 2003 tarihli son uçuşu için Heathrow Havalimanı’nda bir British Airways Concorde kalkışı, Supersonik yolcu uçuşları, Air France ve British Airways’in Concorde’u emekliye ayırmasıyla 2003 yılında sona erdi.

Bir diğer süpersonik uçak ise Tupolev Tu-144 oldu. Aslında bu uçakta tasarım özellikleri açısından Concorde ile büyük ölçüde benzeşmekteydi. Ancak daha verimsizdi. Bir süre araştırma ve kargo uçuşlarında kullanılan bu uçak, 1999 yılında emekliye ayrıldı.

Ses Duvarını Aşmak Ne Anlama Geliyor?

Ses duvarını aşmak, ses hızı olan1224 km/s hızın üstüne çıkmak demektir. Yani basitçe tarif edecek olursak, ses duvarı bir cismin ses hızına çıkabildiğini anlatmak için kullanılan bir terimdir. Sesin hızı, daha spesifik olarak, titreşimlerin havada ses olarak hareket edebileceği maksimum hızdır. 

Bir nesne havada hareket ederken, uçağın önü de dahil olmak üzere her yöne yayılan ses dalgaları üretir. Bir nesnenin giderek hızlanıp neden olduğu sesin hızını yakaladığı noktada yüksek seviyede bir hava direnci ve sürtünme ortaya çıkar. Hareket eden bir obje hava moleküllerini iterek alanını genişletir. Bu moleküller de bir diğerine aynı etkiyi yapar. Sonucunda bu durum içten dışa doğru dalga hareketlerini yaratır. Bir uçak ses hızına ulaştığında, basınç dalgaları yığılmaya başlar. Bu durumda da basınçlı havadan oluşan devasa bir alan ortaya çıkacaktır. Bunu aşağıdaki görsel yardımı ile daha kolay anlayabilirsiniz.

Hareket eden bir uçak, her yöne doğru ises dalgaları üretir. Daha düşük hızlarda, bunlar uzaklaşır. Ancak uçak ses hızına yaklaştıkça bu dalgalar uçağın önündeki birikir ve sıkışır, basıncı arttırır.

Sonik Patlama (Sonic Boom) Neden Olur?

Süpersonik uçuşun özelliklerinden biri, uçak ses hızını aştığında meydana gelen ‘sonik patlama’dır. Sonik patlamalar, insan kulağına bir patlama ya da gök gürlemesi gibi gelir. Muazzam miktarlarda ses enerjisi üretir. Ateşlenen bir merminin patlama sesi veya bir kamçının sesi de aslında küçük sonik patlamalar olarak sayılmaktadır.

Yaygın bir kanının aksine, sonik patlamalar sadece uçak ses bariyerini aştığı anda ortaya çıkmaz. Aslında; uçak süpersonik hızda uçuşa devam ettiği sürece bu basınç dalgalarını oluşturarak yol alır. Siz patlamayı uçak üstünüzden geçtiği sırada duyarsınız. Fakat patlama sesleri jetin tüm uçuş rotası boyunca gerçekleşmektedir.

Şok dalgaları genellikle sonik patlamalar biçiminde duyulmaktadır. Ayrıca bu esnada bir bulut gibi, gözle görülebilen bir bariyer de oluşabilir.. Yüksek basınçla oluşan bu bariyer alanının içeriğinde su buharı ve su zerrecikleri bulunmaktadır. Ancak uçaklar bu bariyerin içinden rahatlıkla geçerek daha yüksek hızlara ulaşabiliyorlar.

Yeni Süpersonik Uçaklar Yakında Göklerde Gözükecek

Bu arada, Amerikan hava yolu şirketi United Airlines, 2029 yılına kadar ultra hızlı uçaklarda yolcu taşımayı planlayan 15 süpersonik jet satın almak için bir anlaşma yaptığını duyurdu. Yeni Overture uçağı, henüz süpersonik bir jet uçuş testi yapmamış olan Boom adlı Denver merkezli bir şirket tarafından üretilecek. Uçağın 2025 yılına kadar tamamlanması, 2026 yılına kadar test uçuşlarına başlaması ve 2029 yılına kadar yolcu taşıması planlanıyor. Bu konu tekrardan sonik patlama ile ilgili endişeleri gündeme getirdi.

Büyük süpersonik uçaklardan kaynaklanan sonik patlamalar özellikle gürültülü ve ürkütücü olmaktadır. Ayrıca bazı yapılarda hasarlara neden olduğu da bilinmektedir. Bu yüzden bu tür uçakların karaların üstünde uçması yasaktır. Yeni tasarlanan uçağın, sonik patlamayı azaltması için bazı iyileştirmeler içermesi planlanıyor. Bu durumda bir kere daha ses hızından daha hızlı yolculuk yapmamız mümkün olabilir. Ancak elbette bu uçuşların normallere göre daha pahalı olacağını anımsamak önemlidir.



Kaynaklar ve ileri okumalar


Dip Not

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konularda ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.
Başa dön tuşu