මොකක්ද මේ Sonic Boom එකක් කියන්නේ? මේවා ඇතිවෙන්නේ ගුවන්යානා වල විතරද? එතකොට මැක් අංකය(Mach No) හා මැක් කේතුව කියන්නේ මොකක්ද?

· 2 min read
මොකක්ද මේ Sonic Boom එකක් කියන්නේ? මේවා ඇතිවෙන්නේ ගුවන්යානා වල විතරද? එතකොට මැක් අංකය(Mach No) හා මැක් කේතුව කියන්නේ මොකක්ද?

ඔන්න ඉතින් අද ටිකක් වෙනස් කතාවක් ගැන තමයි මම කියන්න යන්නේ. ඉතින් sonic boom එකක් කිව්වාම මොකක්ද එකපාරටම ඔලුවට එන්නේ?  සාමානයෙන් වේගයෙන් යන ජෙට් එකක් මතක්වෙයි. ඇත්ත Supersonic ගුවනයානයක Sonic Boom එකක් ඇතිවෙනනවා. එතකොට මොකක්ද මේ Sonic Boom එකක් කියන්නේ Sonic Boom එකක් ඇතිවෙන්නේ කොහොමද හා Sonic Boom ඇතිවෙන්නේ ගුවන් යානාවල විතරද වගේ ප්‍රශන වලට සරලව උත්තර හොයන්න තමයි අපි දැන් ලෑස්ති වෙන්නේ.

Sonic Boom ගැන විස්තර කරනකොටම මම ගුවන්යානාවන්ම උදාහරනයට ගන්නම් මොකද ඉතින් අපි හැමෝම දන්නේ ඒ ගැන නේ. Supersonic ගුව​න් යානයක් කියන්නේ මොකක්ද කියන එක ගැන හැමෝම දන්නවා ඇති. සරලව කිව්වොත් ශබ්දයේ වේගයට වඩා වැඩි වේගයෙන් යන ගුවන්යානා වලට තමයි අපි Supersonic ගුවනයානයක් කියනේ. සාමාන්‍යයෙන් 20 °C උෂ්ණත්වයකදී ශබ්දයේ වේගය 343 m/s (1,125 ft/s; 1,235 km/h; 767 mph; 667 kn) විදියට ගනන් බලා තියනවා.

ඉතින් Supersonic ගුවනයානයක් හෝ ඕනෑම වස්තුවක් ශබ්දයේ වේගයට වඩා වැඩි වේගයකින් යනකොට ඇතිවෙන විශේෂිත ශබ්දයකට තමයි මේ 'Sonic Boom' එකක් එහෙමත් නැත්නම් 'ස්වනික ගිගිරුමක්' කියලා කියන්නේ. ඉතින් අපි Sonic Boom එක ගැන කතාකරන්න කලින් තරංග පෙරමුණු එහෙමත් නැත්නම් Wavefronts ගැන පොඩ්ඩක් දැගෙනඉමු

තරංග පෙරමුණු (Wavefronts)

මං ඔයාලට තරංග පෙරමුනු ගැන සරල උදාහරනයකින් පැහැදිලි කරන්නම්. ගල් කැටයක් අරන් නිසල ජලයට දාපුවාම ජල පෘෂ්ටය මත ඒකාරව විහිදෙන වෘත්තාකාරව රැලි ඔයගොල්ලෝ දැකලා ඇති. ඉතින් මේ වෘත්තාකාර රැල්ලකට අපි තරංග පෙරමුනක් කියලා කියනවා. මේ වගේම අපේ අවට තියෙන ඕනෑම ශබ්දය නිකුත් කරන වස්තුවකින් ශබ්දය නිකුත් කරන්නේ මං කලින් කිව්වා වගේ තරංග පෙරමුණු විදියට. හැබැයි වෙනසකට තියෙන්නේ ශබ්දය විදියට නිකුත් කරන තරංග පෙරමුනු අපේ ඇස් වලට නොපෙනීම.

දැං පොඩ්ඩක් වෙනස් විදියට හිතමු. ශබ්දය නිකුත් කරන ප්‍රභවය ශබ්දය නිකුත් කරමින් ගමන් කරනවා නම් මේ තරංග පෙරමුණු වලට මොකක් වෙයිද? ඉතින් මේ විදියට ප්‍රභවය ගමන් කරනකොට ඒ ගමන් කරන දිශාවලට ඇතිවෙන තරංග පෙරමුණු අතර පරතරය අඩුවෙලා ඊට විරුද්ධ දිශාවලට ඇතිවෙන තරංග පෙරමුණු වල පරතරය වැඩි වෙනවා

ඉතින් මේ විදියට ප්‍රභවයේ චලිතය හේතුවෙන් තරංග පෙරමුණු වලට සිදුවෙන වෙනස්වීම් නිසා කිසියම් නිරීක්ශකයෙකුට ශබ්ද ප්‍රභවය තමන් දෙසට එනවිට ඇසෙන එම ශබ්දයේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වීමකුත්, ප්‍රභවය නිරීක්ෂකයාගෙන් ඉවතට යාමේදී එම ශබ්දයේ සංඛ්‍යාතය අඩුවීමකුත් නිරීක්ශකයාට දැනෙනවා. ඉතින් මේ ශබ්දයේ සංඛ්‍යාතය වෙනස් වීමේ සංසිද්දිය අපි ඩොප්ලර් ආචරණය (Doppler Effect) විදියට හදුන්වනවා. මේ සංසිද්ධිය අනාවරනය කරගන්නේ ඔස්ට්‍රේනියානු විද්යාඥයෙකු වන Christian doppler විසින්. ඔයාලට මේ කියන්නේ මොකක්ද කියන එක ගැන සරල අදහසක් පහල වීඩියෝ එකෙන් ගන්න පුලුවන්.

audio-thumbnail
ඩොප්ලර් ආචරණය හේතුවෙන් ශබ්දයේ සංඛාතය වෙනස් වීම
0:00
/0:02

Sonic Boom (ස්වනික ගිගිරුම)

මේ Sonic Boom එකක් ඇතිවෙන්නේ වස්තුවක් ශබ්දයේ වේගයට වඩා වැඩි වේගයකින් යද්දි කියලා මං කලින් කිව්වා ඔයගොල්ලොන්ට මතක ඇති. මෙතනදී වෙන්නේ වාහනයක් තවත් වාහනයක් ඕවටේක් කරනවා වගේ වැඩක්. ඒ කියන්නේ ප්‍රභවයක් තමන් ඇති කරන ශබ්ද තරංග පසු කරමින් දිරියට යාමක්. ඔව් ඔව් ඔය කියන්නේ ශබ්දයේ වේගයට වඩා වැඩි වේගයකින් යන එක තමා. තවත් පැහැදිලි නැත්නම් පහල gif එකෙන් ඔයාලට තේරුම් යාවි.

මේ විදියට විසිරිලා යන තරංග පෙරමුනු අපි Shock Wave එකක් එහෙමත් නැත්නම් පීඩන තරංගයක් විදියට හදුන්වනවා. ඉතින් මේ ශබ්දයේ වේගය ඉක්මවා යාමේදී ඒ අවට වායුගෝලයේ පීඩනය විශාල වශයෙන් වෙනස් වීමකට ලක්වෙනවා ඉතින් ඒ වෙනස් උන පීඩනය නැවත යතාතත්වයට පත්වීමේදී අධික ධ්වනි ශක්තියක් පිට කරනවා. ඒ නිකුත් වන ශබ්දයට තමයි අපි Sonic Boom එකක් කියලා සරලව කියන්නේ.

ඉතින් මේ Supersonic වේගයකින් ගමන් කරන වස්තුවක ඇතිවෙන තරංග පෙරමුණු විසිරිලා යන්නේ කේතුවක ආකාරයේ හැඩයකට ඒක නිසා මේකට මැක් කේතුව (Mach Cone) ලෙස හදුන්වනවා. ඉතින් මේ මැක් කේතුව ආස්‍රයෙන් ගුවන්යානා වල වේගය ලබාගන්නා මැක් අංකය ලබා ගන්නවා. මේ මැක් කේතුව හා මැක් අංකය ගැන සම්පූර්න විස්තරයක් පහලින් දාන්නම්.

සාමාන්‍යයෙන් super sonic ගුවනයානයක ඉදිරිපස හා පසුපස කොටස් වලින් sonic boom 2ක් ඇතිවෙනවා. නමුත් නමුත් මේ Boom දෙක ඇතිවෙන කාල පරතරය ඉතාමත් කුඩා නිසා  මිනිස් කනට මේ දෙක ග්‍රහනය වෙන්නේ තනි boom එකක් විදියට. ගුවන් යානයේ ඉදිරිපස කොටසේ පීඩනය වැඩි වීමේදී එක boom එකක්ද පසුපස කොටසේදී එම පීඩනය යතා තත්වයට පත්වන විත තව boom එකක් විදියට මේ  sonic boom 2ක ඇති වෙනවා. මෙහිදී මෙම ඉදිරිපස හා පසු පස පීඩන වෙනස් ඇති වන්නේ N ආකාරයේ හැඩයකට එමනිසා එය N-Wave ලෙසින් හදුන්වනවා.

Supersonic ගුවන්යානයක් මගින් ඇතිකරන මැක් කේතුව එහෙමත් නැත්නම් Shock Wave එක මතුපිට පෘෂ්ටයට නිරාවරනය වන කොටස Hyperbola එහෙමත් නැත්නම් Boom Carpet එක ලෙස හදුන්වනවා. මේ Hyperbola එකට නිරාවරනය වීමේදී තමයි අපිට Sonic Boom එක ශ්‍රවනය වෙන්නේ.

දැ​න් ඔයාලට හිතෙනෙවා ඇති super sonic ගුවනයානයක් යනකොට අර වටේට සුදුපාට හැදෙන්නේ මොනාද කියලා. මෙතනදි වෙන්නේ මම උඩදී කිව්ව විදියට සිද්ධවෙන පීඩන වෙනස නිසා ඒ අවට වායුගෝලයේ තියෙන ජලවාශ්ප ඝනීභවනය වෙන එක. ඉතින් මෙහෙම හැදෙන ජල වාෂ්ප වලල්ල vapor cone (shock collar හෝ shock egg) එකක් ලෙස හදුන්වනවා.

vapor cone

අපි මේක මෙච්චර සරලව විස්තර කරාට මුල් කාලයේ ගුවන් යානයකට මේක එච්චර ලේසි වැඩක් උනේ නම් නෑ. මොකද ශබ්දයේ වේගය ඉක්මව යාමේදී ඇතිවෙන පීඩන වෙනස් වීම් හා  shock wave වලට මුහුන දීම ඉතාමත් අසීරු කාර්යක්. පසුකාලිනව විද්යාඥයන් හට ගුවන්යානා වල හැඩය වෙනස් කිරීම හා තවත් වෙනස්කම් සිදුකිරීම මගින් මේ ශබ්දයේ බාධකයට සාර්තකව මුහුන දීමට හැකියාව ලැබෙනවා. මේ විදියට ශබ්දයේ වේගය ජයගත් ලොව පලමු supersonic ගුවන්යානය වන්නේ ඇමෙරිකාවේ නිශ්පාදනයක් වන Bell X-1 ගුවන්‍ යානයයි. එමෙන්ම ශබ්දයේ වේගය ජයගත් ලොව පලමු ගුවන් නියමුවා වන්නේ  Bell X-1 හි මුල්ම ගුවන් නියමුවා ලෙස කටයුතු කල Charles E. Yeager ය

Bell X-1

මැක් කේතුව(Mach Cone) හා මැක් අංකය(Mach Number)

ඉතින් මං කලින් කිව්වා වගේ මේ supersonic speed (උත්ස්වනික වේගය) එකකින් ගමන් කරන වස්තුවක ඇතිවෙන තරංග පෙරමුණු විසිරිලා යන්නේ කේතුවක ආකාරයේ හැඩයකට ඒක නිසා මේකට මැක් කේතුව (Mach Cone) ලෙස හදුන්වනවා.මේ මැක් කේතුව ආධාරයෙ​න් ගුවන් යානාවල වේගය මනින මැක් අංකය ලබාගන්නවා. Supersonic ගුවන්‍ යානයක මේ මැක් අගය 1 ට වඩා විශාල වෙනවා (Ma > 1)

මේ මැක් අංකය කියන්නේ ශබ්ද ප්‍රභවයේ වේගය (Vs), ශබ්දයේ වේගයට(V) දරන අනුපාතයට. මේ මැක් අංකය ගනනය කරන්නේ මැක් කේතුව ආධාරයෙන් මේකට සරල ගණනය කිරීමක් තියෙනවා නමුත් මම ඒ ගැන නම් කතා කරන්න බලාපොරොත්තුවක් නෑ.

Sonic Boom එක මිනිස් නිර්මානයක්ද? Sonic Boom ඇතිවෙන්නේ ගුවන් යානාවල විතරද?

ඔය ප්‍රශ්න දෙකටම සරල උත්තරය නැහැ.පලවෙනි ප්‍රශ්නය sonic boom එක මිනිස් නිර්මානයක්ද කියන එක. මේ Sonic Boom එක ඩයිනෝසර් යුගයේ ඩයිනෝසරයන් තම ආරක්ශාව සදහා යොදාගත් බවට සාක්ශි තිබෙනවා. Diplodocus ඩයිනෝසර් විශේෂය තම වලිගය මගින් Sonic Boom එකක් ඇතිකරමින් එය තම ආරක්ශාව සදහා යොදාගත් බවට වාර්තා වෙනවා.

මේ Diplodocus ඩයිනෝසර් විශේෂයේ වලිගය මගින් සිදුවෙන ක්‍රියාවලිය අපි හැමෝන දන්න කසයේ සිදුවෙන ක්‍රියාවලියට සමානයි. ඔව් ඒකියන්නෙ කසයෙත් ඇතිවෙන්නේත් sonic Boom එකක්. ඔන්න එහෙනම් දෙවෙනි ප්‍රශ්නෙටත් උත්තරය හරි. මීට අමතරව උන්ඩයක් මගින්, බෝම්බ පිපිරීම මගින් ඇතිවෙන ශබ්දය මේ sonic Boom සංසිද්ධිය නිසාම තමයි.

ඔන්න ඉතින් අද අපි sonic Boom ගැන කතාකරන්න තියෙන හැම දෙයක් ගැනම වගේ කතාකරා. හැමදාමත් කියනවා වගේ උපරිම සරලව කියාදෙන්න මම ලොකු උත්සහයක් ගත්තා. ඒක ඉතින් සාර්තකයිද කියන වග තීරනය කරන එක පාඨක ​ඔබ සතුයි. එහෙනම් ඉතින් මේ වගේ වැදගත් ලිපියකින් ආපහු හම්බෙමු.