Τι είναι η ταχύτητα του ήχου;

Η ταχύτητα του ήχου ποικίλλει ανάλογα με το υψόμετρο, τη θερμοκρασία και το μέσο μέσω του οποίου ταξιδεύει. Για παράδειγμα, στο επίπεδο της θάλασσας σε μια τυπική ατμόσφαιρα, σε θερμοκρασία 59 βαθμών Φαρενάιτ (15 Κελσίου), ο ήχος ταξιδεύει 761 μίλια την ώρα (1,225 km/p/h). Σε θερμοκρασία 32 βαθμών Φαρενάιτ (0 Κελσίου) η ταχύτητα του ήχου πέφτει στα 742 mph (1,194 km/p/h). Σε υψόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας η ταχύτητα του ήχου είναι και πάλι διαφορετική και θα ποικίλλει ανάλογα με τους επικρατούντες παράγοντες.

Ο λόγος για αυτή τη διακύμανση είναι ότι τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν από συναρπαστικά μόρια. Όταν ένα ηχητικό κύμα χτυπήσει ένα μόριο θα δονηθεί, μεταφέροντας έτσι τη δόνηση σε γειτονικά μόρια, τα οποία τη μεταδίδουν με παρόμοιο τρόπο. Εάν τα μόρια είναι συσκευασμένα πολύ σφιχτά, το ηχητικό κύμα μπορεί να ταξιδέψει πολύ γρήγορα, αυξάνοντας την ταχύτητα του ήχου. Όταν τα μόρια δεν είναι τόσο πυκνά συσκευασμένα, η ταχύτητα του ήχου επιβραδύνεται.

Η θερμοκρασία και το υψόμετρο επηρεάζουν την ατμοσφαιρική πυκνότητα, αλλάζοντας την ταχύτητα του ήχου. Ο ήχος θα ταξιδεύει επίσης πιο γρήγορα μέσω του νερού παρά μέσω του αέρα, επειδή το νερό είναι ένα πιο πυκνό μέσο. Ομοίως, ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα μέσω υλικών χαμηλότερης πυκνότητας χαλύβδινων στίχων όπως το ξύλο ή οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Για αυτόν τον λόγο, μπορεί να δείτε μια παλιά ταινία που απεικονίζει κάποιον να βάζει το αυτί σε μια σιδηροδρομική γραμμή για να ακούσει ένα τρένο που πλησιάζει, καθώς ο ήχος θα φτάσει στον ακροατή γρηγορότερα μέσω χαλύβδινων σιδηροτροχιών παρά αεροπορικώς.

Όταν ένας πίδακας ταξιδεύει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου, λέγεται ότι σπάει το φράγμα του ήχου. Αυτό δημιουργεί ένα κρουστικό κύμα ή ηχητική έκρηξη και ένα στιγμιαίο «σάβανο» γύρω από το πίδακα. Το σάβανο είναι στην πραγματικότητα ένα λευκό σύννεφο ατμών, το οποίο όταν πιαστεί σε φωτογραφία γρήγορης ταχύτητας, κάνει το αεροσκάφος να φαίνεται σαν να αναδύεται από μια λευκή σκουληκότρυπα.

Το Mach 1 αναφέρεται στο σπάσιμο του αρχικού ηχητικού φράγματος ή στη μετάβαση από υποηχητικές σε υπερηχητικές ταχύτητες. Τα στρατιωτικά αεροσκάφη ταξιδεύουν συνήθως υπερηχητικά. Όταν ένας πίδακας ταξιδεύει δύο φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου, ταξιδεύει με 2 Mach. Τρεις φορές πιο γρήγορα από τον ήχο αναφέρεται σε 3 Mach και ούτω καθεξής.