عند دراسة القُوى المؤثرة على جسم ما أثناء حركته في الهواء أو ما يُطلق عليه تعريفاً مسمى ديناميكا الهواء يأخذ العلماء بالحسبان تصميم الأجسام المتحركة كالسيارات والطائرات والصواريخ لتحقيق انسيابية هذه الأجسام نتيجة مقاومة الهواء لها.

هذه المقاومة التي يُسببها الهواء تُشكل حاجز قوي عند محاولة الأجسام تخطي سرعة الصوت يُطلق عليه مسمى حاجر الصوت أو جدار الصوت.

حاجز الصوت "Sound Barrier"

هو عبارة عن حاجز فيزيائي قد يكون ظاهرياً أو مرئياً، يعمل على إعاقة الأجسام الكبيرة كالطائرات من الوصول إلى السرعة الفوق صوتيّة، فعندما تقترب هذه الأجسام من الوصول إلى سرعة الصوت فإنّ جزيئات الهواء الموجودة حولها ستنضغط على سطحها، ممّا يجعلها قابلةً للانضغاط، وعند وصولها إلى سرعة الصوت يتشكّل ما يسمّى الصدمة الموجية، والتي هي عبارة عن سحابة رقيقة لا يتجاوز سمكها بضعة سنتيمترات مخروطيّة الشكل، مؤلّفة من دخان أبيض كثيف.

وعند اختراق حاجز الصوت ينشأ دويّ صوت عالٍ جداً لا يمكن احتماله، وغالباً ما يتمّ إجراء الدراسات حول حاجز الصوت في مجال الطيران.

اختراق حاجز الصوت

في الهواء الجاف عند 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت)، يتم الوصول إلى حاجز الصوت عندما يتحرك جسم بسرعة 343 متر في الثانية (حوالي 1234 كم/ساعة). بدأ استخدام هذا المصطلح في هذا المعنى خلال الحرب العالمية الثانية، عندما بدأ عدد من الطائرات بمواجهة الآثار الانضغاطية الهوائية التي ضربت طائراتهم، وسببت عرقلة في التسارع. بحلول خمسينيات القرن الماضي أصبحت تصاميم الطائرات الجديدة يمكنها بشكل روتيني كسر حاجز الصوت.

آلية حدوث أختراق جدار الصوت

الطائرة أو أي جسم متحرك بسرعة في الهواء يُحدث صوتاً, فإذا كانت سرعة الطائرة أقل من صوتها فإن الموجات الصوتية ستنطلق أمام الطائرة. أما في حالة زيادة سرعة الطائرة لتصبح أكبر من سرعة صوتها فإنها تحدث صوت مزعج يسمى باختراق حاجز الصوت. وهذا الصوت هو تجمع الأمواج الصوتية التي تلحق بالطائرة حيث تتحد كل الموجات الصوتية التي كانت تنطلق أمام الطائرة لتتجمع كلها مع بعضها البعض وتلحق بالطائرة.

والمشاهد ربما يرى الطائرة ولا يسمع شيئاً وفجأة يسمع صوت انفجار ضخم تهتز له المباني وينكسر زجاجها وهذا الصوت هو تجمع واتحاد الأمواج الصوتية التي تشكل موجة صوتية ذات سعة كبيرة جداً تلحق بالطائرة وعند وصولها إلى سطح الأرض نسمع الصوت العالي الذي يشبه بصوت الانفجار "Sonic Boom"، حيث يمكنك تخيل الأمر من خلال أن الأمواج الصوتية تلحق الطائرة في شكل مخروط رأسه يتبع مسار الطائرة والصوت الذي نسمعه هو نهاية المخروط الذي يلامس الأرض ويتبع مسار الطائرة.

حالات أخرى لأختراق جدار الصوت

تستطيع بعض أنواع السياط (السوط) أن تتحرك بسرعة فوق صوتية، يخرق طرف السوط جدار الصوت ويصدر فرقعة حادة تُعد فعلاً دوي صوتي. تستطيع فوهات الأسلحة النارية منذ القرن التاسع عشر أن تحقق سرعة ابتدائية تفوق سرعة الصوت.

كما أجرى بعض العلماء أبحاث معتمدة على نماذج وتطبيقات على الحاسب الألي جاءت بنتائج أن بعض الديناصورات طويلة الذنب مثل الأباتوسورس "Apatosaurus" والديبلودوكس "Diplodocus" ربما كان لديها القدرة على تحريك ذيولها بسرعات فوق صوتية إلا أن هذا يُعد افتراضاً نظرياً دون دليل مادي عليه.