The sonic boom problem - Katerina Kaouri

Çeviri: Barın Selçuk Gözden geçirme: Can Boysan

Humans have been fascinated with speed for ages.

İnsanlar çağlar boyunca hızdan büyülenmişlerdir.

İnsanlık tarihi çok hızlı bir şekilde gelişen bir süreçtir

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

and one of the most important achievements in this historical race

ve bu tarihi yarıştaki en önemli başarılardan biri

was the breaking of the sound barrier.

ses bariyerini geçmekti.

Not long after the first successful airplane flights,

İlk başarılı uçuşlardan kısa bir süre sonra,

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

pilotlar uçaklarını daha da hızlı gitmeye zorlamak istediler.

But as they did so, increased turbulence

Ama onlar zorladıkça artan türbülans ve uçak üstündeki büyük kuvvetler,

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

daha fazla hızlanmalarına engel oldu.

Some tried to circumvent the problem through risky dives,

Bazıları bu sorunu engellemek için riskli dalışlar yaptı

often with tragic results.

ve bazen trajik sonuçları oldu.

Sonunda 1947 yılında, hareketli yatay stabilizatör

Finally, in 1947, design improvements,

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

ve tam hareketli kuyruk gibi tasarım geliştirmelerinin de yardımıyla,

Amerikalı askeri pilot Chuck Yeager,

allowed an American military pilot named Chuck Yeager

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

Bell X-1 uçağını saatte 1127 kilometre hızla uçurarak

ses bariyerini kıran ve ses hızından daha hızlı seyahat eden ilk kişi oldu.

becoming the first person to break the sound barrier

and travel faster than the speed of sound.

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

Bell X-1 uçağı, ilk süpersonik hava araçlarından biriydi.

with later designs reaching speeds over Mach 3.

Onu, hızı Mach 3'ü geçebilen uçaklar takip etti.

Aircraft traveling at supersonic speed create a shock wave

Süpersonik hızlarda giden uçaklar, bir şok dalgası ve bununla birlikte

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

gök gürültüsü sesine benzer bir sonik patlama yaratırlar.

which can cause distress to people and animals below

Bu patlama, karadaki insanların ve hayvanların korkmasına sebep olabilir

ve hatta binalara bile zarar verebilir.

or even damage buildings.

Bu yüzden,

For this reason,

dünya genelindeki bilim insanları sonik patlamaları inceliyor

scientists around the world have been looking at sonic booms,

ve atmosferdeki rotalarını, nereye ineceklerini

trying to predict their path in the atmosphere,

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

ve ne kadar yüksek bir ses çıkaraklarını tahmin etmeye çalışıyorlar.

Bilim insanlarının sonik patlamalara dair nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için

To better understand how scientists study sonic booms,

let's start with some basics of sound.

ilk olarak sesin temellerinden başlayalım.

Imagine throwing a small stone in a still pond.

Durgun bir gölete ufak bir taş attığınızı hayal edin.

What do you see?

Ne görüyorsunuz?

Taş, her yöne aynı hızda ilerleyen dalgaların oluşmasına sebep oluyor.

The stone causes waves to travel in the water

at the same speed in every direction.

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

Gittikçe büyüyen bu dairelere dalga cephesi denir.

Similarly, even though we cannot see it,

Benzer olarak, biz göremesek bile

a stationary sound source, like a home stereo,

ev stereo sistemi gibi sabit ses sistemleri de

creates sound waves traveling outward.

dışarı yayılan ses dalgaları yaratır.

The speed of the waves depends on factors

Bu dalgaların hızı,

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

araçların ilerlediği yükseklik veya hava sıcaklığı gibi bazı faktörlere bağlıdır.

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

Ses deniz seviyesinde saatte yaklaşık 1225 kilometre hızla hareket eder.

But instead of circles on a two-dimensional surface,

Fakat dalga cepheleri, iki boyutlu düzlemdeki daireler yerine

the wave fronts are now concentric spheres,

ortak merkezli küreler halinde yayılırlar.

with the sound traveling along rays perpendicular to these waves.

Ses de bu dalgalara dik olarak hareket eder.

Hareket halindeki bir ses kaynağını düşünelim.

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

Örneğin bir tren düdüğü.

Ses kaynağı belirli bir yönde hareket ettikçe

As the source keeps moving in a certain direction,

önündeki ardışık dalgalar birbirlerine yaklaşacaktır.

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

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

Bu yüksek yüksek dalga frekansı meşhur Doppler etkisine sebep olur

ve yaklaşan objelerin sesi daha tiz duyulur.

where approaching objects sound higher pitched.

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

Ama ses kaynağı ses dalgalarından daha yavaş hareket ettiği sürece,

they will remain nested within each other.

dalgalar iç içe oluşurlar.

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

Ama eğer bir nesne süpersonik olursa yani yarattığı sesten daha hızlıysa

that the picture changes dramatically.

o zaman işler tamamen değişir.

As it overtakes sound waves it has emitted,

Yaydığı dalgaları geçtikçe

ve bulunduğu noktadan yeni dalgalar oluşturmaya devam ettikçe

while generating new ones from its current position,

the waves are forced together, forming a Mach cone.

dalgalar bir araya gelir ve bir mach konisi oluştururlar.

No sound is heard as it approaches an observer

Gözlemciye varana dek hiçbir ses duyulmaz

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

çünkü nesne yarattığı sesten daha hızlı ilerlemektedir.

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

Gözlemciyi geçtikten hemen sonra ise sonik patlama duyulur.

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

Mach konisi zemine ulaştığı noktada bir hiperbol oluşturur

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

ve ileri doğru hareket ettikçe patlama halısı denen bir iz bırakır.

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

Bu da, konik patlama tarafından etkilenen alanın tespit edilmesini sağlar.

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

Peki konik patlamanın ne kadar güçlü olabileceğini nasıl anlarız?

This involves solving the famous Navier-Stokes equations

Bu işlem süpersonik hava aracının etrafındaki havanın basıncını bulmak için

to find the variation of pressure in the air

ünlü Navier-Stokes denklemini çözmeyi gerektirir.

due to the supersonic aircraft flying through it.

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

Bu N-dalgası denilen basınç şekli ile sonuçlanır.

What does this shape mean?

Peki bu şeklin anlamı nedir?

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

Konik patlama basınçtaki ani değişim sonucu oluşur

and the N-wave involves two booms:

ve N dalgası iki patlama içerir:

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

biri uçağın burnundaki ani basınç artışı,

and another for when the tail passes,

diğeri ise kuyruğun geçişiyle basıncın normale dönüşü.

and the pressure suddenly returns to normal.

Bu durum iki patlamaya neden olur

This causes a double boom,

ama insan kulağı bunu genellikle tek patlama olarak duyar.

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

In practice, computer models using these principles

Bilgisayarlar bu ilkeleri kullanarak modelleme yapabilir,

can often predict the location and intensity of sonic booms

belirli yörünge ve atmosfer koşullarındaki konik patlamaların

for given atmospheric conditions and flight trajectories,

yerini ve şiddetini hesaplayabilir.

and there is ongoing research to mitigate their effects.

Hâlen etkilerini azaltmak için çalışmalar yapılıyor.

In the meantime, supersonic flight over land remains prohibited.

Günümüzde, yere yakın süpersonik uçuş yapmak yasak.

So, are sonic booms a recent creation?

Peki sonik patlamalar yeni bir buluş mu?

Not exactly.

Pek sayılmaz.

Biz, onları susturmak için bir yol bulmaya çalışırken

While we try to find ways to silence them,

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

bazı hayvanlar da sonik patlamaları bir avantaj olarak kullanıyor.

The gigantic Diplodocus may have been capable of cracking its tail

Dev diplodocuslar kuyruklarını sesten daha hızlı bir şekilde,

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

saatte 1200 kilometre hızla şaklatarak yırtıcı hayvanları uzaklaştırabilirler.

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

Bazı karides türleri de su altında benzer bir şok dalgası yaratarak

stunning or even killing pray at a distance

avlarını sersemletebilirler ve hatta belirli bir mesafeden

with just a snap of their oversized claw.

bir kıskaç şaklatmasıyla öldürebilirler.

So while we humans have made great progress

Biz insanlar devamlı hız peşinde koştuğumuz bu arayışta

in our relentless pursuit of speed,

çok iyi ilerleme göstersek de

it turns out that nature was there first.

meğerse doğa bizden önce zaten oradaymış.