The sonic boom problem - Katerina Kaouri

Translator: Keyur Patel

Humans have been fascinated with speed for ages.

मनुष्य युगों से गति से मोहित रहा है।

The history of human progress is one of ever-increasing velocity,

मानव प्रगति का इतिहास निरंतर बढ़ती गति का है,

and one of the most important achievements in this historical race

और इस ऐतिहासिक दौड़ में सबसे महत्वपूर्ण उपलब्धियों में से एक

was the breaking of the sound barrier.

ध्वनि अवरोध को तोड़ना था।

Not long after the first successful airplane flights,

पहली सफल हवाई उड़ान के कुछ ही समय बाद,

pilots were eager to push their planes to go faster and faster.

पायलट अपने विमानों को और तेज़ गति से चलाने के लिए उत्सुक थे।

But as they did so, increased turbulence

लेकिन जैसे ही उन्होंने ऐसा किया, अशांति बढ़ गई

and large forces on the plane prevented them from accelerating further.

और विमान पर बड़ी ताकतों ने उन्हें और गति बढ़ाने से रोक दिया।

Some tried to circumvent the problem through risky dives,

कुछ लोगों ने जोखिम भरे गोता लगाकर समस्या को दूर करने की कोशिश की,

often with tragic results.

जिसके परिणाम अक्सर दुखद होते थे।

Finally, in 1947, design improvements,

आखिरकार, 1947 में, डिज़ाइन में सुधार किए गए,

such as a movable horizontal stabilizer, the all-moving tail,

जैसे कि एक मूवेबल हॉरिजॉन्टल स्टेबलाइज़र, ऑल-मूविंग टेल,

allowed an American military pilot named Chuck Yeager

ने चक येजर नाम के एक अमेरिकी सैन्य पायलट को

to fly the Bell X-1 aircraft at 1127 km/h,

बेल एक्स-1 विमान को 1127 किमी/घंटा

की गति से उड़ाने की अनुमति दी,

becoming the first person to break the sound barrier

ध्वनि अवरोध को तोड़ने वाले पहले व्यक्ति बने

and travel faster than the speed of sound.

और ध्वनि की गति से भी तेज़ यात्रा की।

The Bell X-1 was the first of many supersonic aircraft to follow,

Bell X-1 कई सुपरसोनिक विमानों में से पहला था,

with later designs reaching speeds over Mach 3.

जिसके बाद के डिज़ाइन मैक 3 से अधिक गति तक पहुंच गए।

Aircraft traveling at supersonic speed create a shock wave

सुपरसोनिक गति से यात्रा करने वाले विमान एक सदमे की लहर पैदा करते हैं

with a thunder-like noise known as a sonic boom,

गड़गड़ाहट जैसी आवाज़ के साथ जिसे सोनिक बूम के रूप में जाना जाता है,

which can cause distress to people and animals below

जिससे नीचे के लोगों और जानवरों को परेशानी हो सकती है

या यहां तक कि इमारतों को भी नुकसान पहुंचाते हैं।

or even damage buildings.

For this reason,

इसी कारण से,

scientists around the world have been looking at sonic booms,

दुनिया भर के वैज्ञानिक सोनिक बूम पर नजर रख रहे हैं,

trying to predict their path in the atmosphere,

वातावरण में उनके मार्ग की भविष्यवाणी करने का प्रयास कर रहे हैं,

where they will land, and how loud they will be.

कहाँ उतरेंगे, और वे कितने तेज़ होंगे।

यह बेहतर समझने के लिए कि वैज्ञानिक ध्वनि बूम का अध्ययन कैसे करते हैं,

To better understand how scientists study sonic booms,

let's start with some basics of sound.

ध्वनि की कुछ बुनियादी बातों से शुरुआत करते हैं।

Imagine throwing a small stone in a still pond.

एक शांत तालाब में एक छोटा पत्थर फेंकने की कल्पना करें।

What do you see?

आपको क्या दिख रहा है?

The stone causes waves to travel in the water

पत्थर के कारण पानी

at the same speed in every direction.

में लहरें हर दिशा में समान गति से यात्रा करती हैं।

These circles that keep growing in radius are called wave fronts.

ये वृत्त जो त्रिज्या में बढ़ते रहते हैं उन्हें तरंगाग्र कहा जाता है।

Similarly, even though we cannot see it,

इसी तरह, भले ही हम इसे देख नहीं सकते हैं,

a stationary sound source, like a home stereo,

एक स्थिर ध्वनि स्रोत, जैसे कि होम स्टीरियो,

creates sound waves traveling outward.

बाहर की ओर यात्रा करने वाली ध्वनि तरंगें बनाता है।

The speed of the waves depends on factors

तरंगों की गति उस हवा की ऊँचाई और तापमान

like the altitude and temperature of the air they move through.

जैसे कारकों पर निर्भर करती है जिससे वे गुज़रती हैं।

At sea level, sound travels at about 1225 km/h.

समुद्र तल पर, ध्वनि लगभग 1225 किमी/घंटा की गति से यात्रा करती है,

But instead of circles on a two-dimensional surface,

लेकिन द्वि-आयामी सतह पर वृत्तों के बजाय,

the wave fronts are now concentric spheres,

लहर के मोर्चे अब संकेंद्रित गोले हैं,

with the sound traveling along rays perpendicular to these waves.

और ध्वनि इन तरंगों के लंबवत किरणों के साथ यात्रा करती है।

Now imagine a moving sound source, such as a train whistle.

अब एक गतिशील ध्वनि स्रोत की कल्पना करें, जैसे कि ट्रेन की सीटी।

As the source keeps moving in a certain direction,

जैसे-जैसे स्रोत एक निश्चित दिशा में आगे बढ़ता रहता है,

the successive waves in front of it will become bunched closer together.

इसके सामने आने वाली लगातार लहरें एक-दूसरे के करीब आ जाएंगी।

This greater wave frequency is the cause of the famous Doppler effect,

यह अधिक तरंग आवृत्ति प्रसिद्ध डॉप्लर प्रभाव का कारण है,

where approaching objects sound higher pitched.

जहां आने वाली वस्तुएं ऊंची आवाज वाली लगती हैं।

But as long as the source is moving slower than the sound waves themselves,

लेकिन जब तक स्रोत स्वयं ध्वनि तरंगों की तुलना में धीमी गति से आगे बढ़ रहा है,

they will remain nested within each other.

तब तक वे एक-दूसरे के भीतर बने रहेंगे।

It's when an object goes supersonic, moving faster than the sound it makes,

जब कोई वस्तु सुपरसोनिक हो जाती है, ध्वनि की तुलना में तेज़ी से चलती है,

that the picture changes dramatically.

तब तस्वीर नाटकीय रूप से बदल जाती है।

As it overtakes sound waves it has emitted,

जैसे ही यह अपने द्वारा उत्सर्जित ध्वनि तरंगों से आगे निकल जाती है,

while generating new ones from its current position,

जबकि अपनी वर्तमान स्थिति से नई तरंगों को उत्पन्न करती है,

the waves are forced together, forming a Mach cone.

तरंगें एक साथ मिलकर एक मैक कोन का निर्माण करती हैं।

No sound is heard as it approaches an observer

प्रेक्षक के पास पहुँचने पर कोई आवाज़ नहीं सुनाई देती है

because the object is traveling faster than the sound it produces.

क्योंकि वह वस्तु अपने द्वारा उत्पन्न ध्वनि की तुलना में तेज़ी से यात्रा कर रही है।

Only after the object has passed will the observer hear the sonic boom.

वस्तु के गुजरने के बाद ही प्रेक्षक को ध्वनि उफान सुनाई देगा।

Where the Mach cone meets the ground, it forms a hyperbola,

जहां मैक कोन जमीन से मिलता है, वहां यह एक हाइपरबोला बनाता है,

जिससे आगे बढ़ने पर बूम कार्पेट के नाम से जाना जाने वाला निशान निकल जाता है।

leaving a trail known as the boom carpet as it travels forward.

This makes it possible to determine the area affected by a sonic boom.

इससे सोनिक बूम से प्रभावित क्षेत्र का पता लगाना संभव हो जाता है।

What about figuring out how strong a sonic boom will be?

यह पता लगाने के बारे में कि सोनिक बूम कितना मजबूत होगा?

This involves solving the famous Navier-Stokes equations

इसमें प्रसिद्ध नेवियर-स्टोक्स समीकरणों को हल

to find the variation of pressure in the air

करना शामिल है ताकि सुपरसोनिक विमान के माध्यम से उड़ने के

due to the supersonic aircraft flying through it.

कारण हवा में दबाव में भिन्नता का पता लगाया जा सके।

This results in the pressure signature known as the N-wave.

इसके परिणामस्वरूप प्रेशर सिग्नेचर को एन-वेव के नाम से जाना जाता है।

What does this shape mean?

इस आकृति का क्या अर्थ है?

Well, the sonic boom occurs when there is a sudden change in pressure,

खैर, सोनिक बूम तब होता है जब दबाव में अचानक परिवर्तन होता है,

and the N-wave involves two booms:

और एन-वेव में दो बूम शामिल होते हैं:

one for the initial pressure rise at the aircraft's nose,

एक विमान की नाक पर शुरुआती दबाव बढ़ने के लिए,

and another for when the tail passes,

और दूसरा तब होता है जब पूंछ गुजरती है,

and the pressure suddenly returns to normal.

और दबाव अचानक सामान्य हो जाता है।

इससे दोहरा उछाल आता है,

This causes a double boom,

but it is usually heard as a single boom by human ears.

लेकिन आमतौर पर इसे मानव कानों द्वारा एकल उछाल के रूप में सुना जाता है।

In practice, computer models using these principles

व्यवहार में, इन सिद्धांतों का उपयोग करने वाले कंप्यूटर मॉडल

can often predict the location and intensity of sonic booms

अक्सर दी गई वायुमंडलीय स्थितियों और उड़ान प्रक्षेप पथ के

for given atmospheric conditions and flight trajectories,

लिए ध्वनि बूम के स्थान और तीव्रता का अनुमान लगा सकते हैं,

and there is ongoing research to mitigate their effects.

और उनके प्रभावों को कम करने के लिए शोध जारी है।

In the meantime, supersonic flight over land remains prohibited.

इस बीच, जमीन पर सुपरसोनिक उड़ान प्रतिबंधित बनी हुई है।

So, are sonic booms a recent creation?

तो, क्या सोनिक बूम एक हालिया निर्माण है?

Not exactly.

बिलकुल नहीं।

जब हम उन्हें चुप कराने के तरीके खोजने की कोशिश करते हैं,

While we try to find ways to silence them,

a few other animals have been using sonic booms to their advantage.

तो कुछ अन्य जानवर अपने फायदे के लिए सोनिक बूम का इस्तेमाल कर रहे हैं।

The gigantic Diplodocus may have been capable of cracking its tail

विशालकाय डिप्लोडोकस संभवतः शिकारियों को रोकने के लिए

faster than sound, at over 1200 km/h, possibly to deter predators.

1200 किमी/घंटा से अधिक की रफ्तार से अपनी पूंछ को ध्वनि से भी तेज चटका सकता है।

Some types of shrimp can also create a similar shock wave underwater,

कुछ प्रकार के झींगा पानी के नीचे एक समान शॉक वेव भी बना सकते हैं,

stunning or even killing pray at a distance

अपने बड़े आकार के पंजे के एक झटके से दूर से ही

with just a snap of their oversized claw.

चौंका देने वाले या मार डालने वाले भी प्रार्थना करते हैं।

So while we humans have made great progress

इसलिए जब हम इंसानों ने अपनी गति की निरंतर खोज

in our relentless pursuit of speed,

में काफी प्रगति की है, तो

it turns out that nature was there first.

यह पता चलता है कि प्रकृति पहले थी।