Shock Wave คืออะไร?
ก่อนจะไปทำความรู้จักกับ Shock Wave เรามารู้จักกับคำว่า Sonic Boom กันก่อน
Sonic Boom เกิดจากวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เร็วกว่าความเร็วเสียง (เสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 330 เมตร/วินาที หรือ 1,225 กม./ชม.) การเกิดเสียง Sonic Boom สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และเสียงดังสนั่นคล้ายเสียงระเบิดอยู่บนอากาศ เครื่องบินที่สามารถสร้างเสียง Sonic Boom ได้ก็คือเครื่องบินขับไล่ กระสวยอวกาศ ส่วนเครื่องบินโดยสารชนิดเดียวที่เคยทำการบินเชิงพานิชย์ที่สามารถสร้างเสียง Sonic Boom ได้ก็คือ Concord
ขณะที่เครื่องบินเคลื่อนที่ผ่านอากาศจะแหวกอากาศให้ออกไปทางด้านข้าง คล้ายกับเรือที่เคลื่อนที่ผ่านน้ำและขับน้ำออกไปทางด้านข้าง อากาศที่อยู่ด้านหน้าจะถูกบีบอัดและก่อตัวเป็นคลื่นกระแทกรูปทรงกรวยหรือคลื่นโค้ง หรือ Shock Wave คลื่นนี้เริ่มจากจุดหน้าเครื่องบินและไปอยู่ที่จุดท้ายของเครื่องบิน แรงกดดันที่เกิดขึ้นจากนั้นจะถูกปล่อยออกมาเป็นสิ่งที่เรียกว่าเสียง Sonic Boom ซึ่งคล้ายกับเสียงระเบิด
ความเกี่ยวข้องของ Shock Wave กับ Mach
มัคเป็นหน่วยที่ใช้วัดความเร็วของวัตถุสัมพันธ์กับความเร็วของเสียง ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Ernst Mach ผู้ค้นพบคลื่นกระแทกในอากาศ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของเสียง (มัค = 1) มันจะสร้างคลื่นกระแทก (Shock Wave)
ความเร็ว 1 มัค เท่ากับความเร็วเสียง ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1,225 กิโลเมตร/ชั่วโมง (ที่ระดับน้ำทะเล) อย่างไรก็ตาม ความเร็วของเสียงอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิและระดับความสูง ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 25°C ความเร็วของเสียงในอากาศจะอยู่ที่ประมาณ 346 เมตรต่อวินาที ในขณะที่อุณหภูมิ 20°C จะอยู่ที่ประมาณ 343 เมตรต่อวินาที
ความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของตัวกลางที่ผ่าน เสียงจะเดินทางได้เร็วกว่าในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า เช่น ของแข็ง แต่ไม่สามารถเดินทางในอวกาศได้ เนื่องจากอวกาศเป็นสูญญากาศ ไม่มีโมเลกุลในการส่งคลื่นเสียง ด้วยเหตุนี้ ความเร็วของมัค 1 จึงไม่คงที่และแปรผันตามระดับความสูงที่แตกต่างกันเนื่องจากความหนาแน่นของอากาศที่แตกต่างกัน
ความเร็วเสียงทั้ง 4 แบบ
- Subsonic = ความเร็วต่ำกว่าเสียง (น้อยกว่า 1,225 กม./ชม. หรือ Mach < 0.8)
- Transonic = ความเร็วใกล้กับความเร็วเสียง (ระหว่าง 0.8-1.2 Mach)
- Sopersonic = ความเร็วเหนือเสียง (1.2-5.0 Mach)
- Hypersonic = ความเร็วที่มากกว่า 5.0 Mach ขึ้นไป
ตัวอย่างเครื่องบินที่บินเร็วระดับ Supersonic ขึ้นไป
Concord
- ความเร็วสูงสุด 2,179 กม./ชม.
- พิสัยการบิน 7,223 กม.
Lockheed SR-71 Blackbird
- ความเร็วสูงสุด 3,540 กม./ชม.
- พิสัยการบิน 5,400 กม.
Tupolev Tu-144
- ความเร็วสูงสุด 2,430 กม./ชม.
- พิสัยการบิน 6,500 กม.
Boom Supersonic
- ความเร็วสูงสุด 2,716 กม./ชม.
- พิสัยการบิน 1,900 กม.
