Ses bariyeri denildiğinde akıllara fiziksel, somut bir engel gelebilir. Aslında haksız bir çağrışım sayılmaz, fakat soyut bir olgudan bahsediyoruz

Ses Bariyerleri

Ses duvarı olarak da anılan ses bariyeri, sesin hızı ile alakalıdır. Herhangi bir nesne tarafından ses bariyerinin kırılması, nesnenin hızının ses hızını geçmesi anlamına gelmektedir. Pek bu bariyerler nasıl kırılır? 

Ses Dalgalarının Kırılımı

Nesnenin sonik hızı, yani ses dalgalarının yerel hızı yükseldikçe artan ses dalgaları nesnenin önünde birikmeye başlar. Nesne yeterli ivmeye sahipse bu ses dalgaları ses bariyerini aşarak yayılan sesin önüne geçebilir. Nesne tüm basıncı aşarken basınçta meydana gelen değişim ve nesnenin önünde biriken ses dalgaları yerde bir sonik patlama olarak duyulur.

Hareket halindeki bir uçaktan her yöne ses dalgaları yayılır. Uçağın önüne doğru yayılan dalgalar, uçağın hareketiyle birlikte sıklaşmaya başlar. Uçağın hızı, ses hızına yaklaştıkça ses dalgalarının oluşturduğu basınç havayı sıkıştırarak dalgaların birbiri üzerine yığılmasına sebep olur. Uçağın önündeki hava, uçağın hareketini engelleyen bir kuvvet uygular. Uçağın hızının artmasıyla birlikte uçak,  ses dalgalarının uçağın önünde oluşturmuş olduğu bu basınç bariyerine gittikçe yaklaşır. Basıncın uçağa uyguladığı kuvvet, aerodinamik hareketlenmede büyük bir artışa sebep olur. Bu artışla birlikte, meydana gelen patlamaya "süpersonik patlama" denilmektedir.

Ses Bariyerleri Aşılırken Neden Bulutumsu Bir Yapı Oluşur?

Uçak kanatları, kaldırma etkisini oluşturabilmesi için resimde görüldüğü üzere tasarlanır. Bu resimde de görüldüğü üzere, yukarıdaki hava daha fazla yol alır. Alttaki hava akımı ile yukarıdaki hava akımının uçağın kanatlarının sonuna aynı anda gelebilmesi için, fazla yol alan yukarı hava akımının hızı daha çok olmalıdır. Hızın fazla olduğu yerde basıncın azalması prensibi sonucu; yukarıda alçak hava basıncı oluşurken, aşağı tarafta yüksek hava basıncı oluşur. Hem düşük basınç hem de yüksek basınç bölgelerine sahip olan uçak kanadı, yükseltilmiş düşük basınç rahatsızlıkları oluşturduğu için sonik uçuş koşulları altında uçağın yakınında geniş alçak basınç bölgelerin oluşmasına neden olur. Düşen basınç, havadaki suyu yoğunlaştırarak bir buhar bulutu oluşturur. Uçak, bu basınç dalgalarının içerisinden geçerken düşük basınçlı bölgeler genellikle jet uçağının uç kısmında, kanatlarda ve gövdede daha yoğun bir şekilde belirginleşir. Uçağın hızlanmaya devam etmesiyle buhar bulutu uçağın arkasına doğru ilerlemiş olarak görünecektir. Jet uçağı ses bariyerini aştığı zaman ortaya çıkan şok dalgası, etraftaki hava moleküllerini etkiler. Sonuç olarak, yoğuşma ve/veya buhar bulutu ortadan kaybolur.

Ses Bariyeri Sessiz Bir Şekilde Aşılabilir Mi?

NASA, ses bariyerini sessizce aşabilecek cisimlerin üretilmesini umuyor. Yapılan çalışmalarda sonik patlamaların ses bariyerini aşmak için bir araç değil, sadece bir sonuç olduğu görülmüştür. Bu patlamaların, yalnızca sonik patlamalara sebep olabilecek kadar hızlı giden nesnelerin etrafındaki aerodinamik yapı optimize edilmediği durumlarda ortaya çıktığı anlaşılmıştır. Bunun üzerine NASA Quiet SuperSonic Technology (QueSST) adlı projesini yürürlüğe koymuştur. Bu doğrultuda, uçağın şeklini değiştirerek sonik patlamaların yoğunluğunu düşürme fikri denenmiş ve istenilen sonuç elde edilmiştir. Hâlâ çalışmaları devam eden projenin gelişmesiyle birlikte ileride sessiz ve çok kısa süreler içerisinde uçak yolculuğu yapmak mümkün olacaktır.