Когда самолёт летит с дозвуковой скоростью, на земле слышен шум его двигателей. Если же пролетает самолёт со сверхзвуковой скоростью, то сначала слышен громкий хлопок, а затем уже шум двигателей. С чем это связано?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Дозвуковой полёт. Звук от самолёта убегает вперёд быстрее самого самолёта. Сферы вторичных волн вкладываются друг в друга, никакого фронта-разрыва нет — мы просто слышим ровный шум, приходящий из точки, где самолёт был некоторое время назад.
Сверхзвуковой полёт. Теперь звуковые сферы не успевают уйти вперёд, и у них появляется общая касательная — конус Маха. На нём давление скачком велико: это ударная волна. Она приходит к наблюдателю первой — как только конус «доедет» до него — и мы слышим резкий хлопок (обычно двойной: от носа и от хвоста).
Почему шум после. Обычные звуковые волны, испущенные двигателями, идут со скоростью \(c\) и заведомо остаются внутри конуса Маха — снаружи конуса стоит полная тишина. Поэтому сначала мимо наблюдателя проходит фронт конуса (хлопок), а потом подтягивается всё, что внутри, — шум двигателей.
Заметим ещё одну особенность: пока самолёт не пересёк конус наблюдателя, тот не слышит ничего — сверхзвуковой самолёт подкрадывается совершенно бесшумно.