WEBVTT

00:00:06.616 --> 00:00:10.513
いつの時代も人はスピードに
魅惑されてきました

00:00:10.513 --> 00:00:14.746
人類の進歩の歴史は
速度を極めることの歴史でもあり

00:00:14.746 --> 00:00:18.611
この歴史的競い合いでの
最も重要な快挙の一つが

00:00:18.611 --> 00:00:21.503
音速の壁を突き破ることでした

00:00:21.503 --> 00:00:24.871
初めての飛行成功から間もなく

00:00:24.871 --> 00:00:29.983
パイロットたちは航空機を
さらに速く飛ばす意欲に燃えました

00:00:29.983 --> 00:00:32.384
しかし 速く飛行すると 乱気流を増やし

00:00:32.384 --> 00:00:37.688
機体は大きな力を受け
さらなる加速は阻まれました

00:00:37.688 --> 00:00:41.647
ある人は危険な急降下により
問題を回避しようとし

00:00:41.647 --> 00:00:44.085
時としては悲劇的な
結果ともなりました

00:00:44.085 --> 00:00:46.100
ついに 1947年には

00:00:46.100 --> 00:00:52.302
可動式水平スタビライザーや
全動式尾翼といった

00:00:52.302 --> 00:00:55.521
技術の進歩に支えられ 米軍パイロット
チャック・イエガーによって

00:00:55.521 --> 00:01:03.721
ベルX-1 戦闘機を時速1127キロで
飛行させることに成功し

00:01:03.721 --> 00:01:06.924
音速の壁を破り
彼は音速よりも早く飛行した

00:01:06.924 --> 00:01:09.720
最初の人物となりました

00:01:09.720 --> 00:01:13.929
ベルX-1は数多くの超音速航空機の
先駆けとなりました

00:01:13.929 --> 00:01:17.913
後の設計ではマッハ３以上の
スピードに達する機体もありました

00:01:17.913 --> 00:01:21.573
超音速で飛行する航空機は
ソニックブームとして知られる

00:01:21.573 --> 00:01:25.682
雷の轟のような爆音を伴う
衝撃波を発生し

00:01:25.682 --> 00:01:29.179
地上の人間や動物に
被害をもたらし

00:01:29.179 --> 00:01:31.070
建物に損害を与えることもあります

00:01:31.070 --> 00:01:32.070
そのため 世界中の科学者が

00:01:32.111 --> 00:01:35.345
ソニックブームに注目し
大気中のその軌跡や

00:01:35.345 --> 00:01:37.788
それが地上のどこに到達して

00:01:37.788 --> 00:01:42.191
どれほどの騒音になるのかを
予測する試みを続けています

00:01:42.191 --> 00:01:45.310
科学者のソニックブーム研究を
さらに深く理解するために

00:01:45.310 --> 00:01:48.298
音についての基本から
考察してみましょう

00:01:48.298 --> 00:01:51.931
波のない池に小石を
投げ入れた情景を想像してください

00:01:51.931 --> 00:01:53.177
何が起きるでしょうか？

00:01:53.177 --> 00:01:55.875
小石によって
あらゆる方向に同じスピードの

00:01:55.875 --> 00:01:58.670
波が広がっていきます

00:01:58.670 --> 00:02:02.887
どんどん直径が拡大する
それらの円を波面と呼びます

00:02:02.887 --> 00:02:05.904
同様に 目には見えませんが

00:02:05.904 --> 00:02:09.306
ホームステレオのような
固定された音源も

00:02:09.306 --> 00:02:12.199
外側に広がる音の波を作ります

00:02:12.199 --> 00:02:14.330
波の移動する大気の高度や
気温などの要素次第で

00:02:14.330 --> 00:02:18.110
波のスピードは異なります

00:02:18.110 --> 00:02:24.463
音は 海抜ゼロでは
時速約1225キロで移動します

00:02:24.463 --> 00:02:27.290
しかし 
二次元の平面的な円ではなく

00:02:27.290 --> 00:02:30.732
波面はこれらの波に対して垂直な

00:02:30.732 --> 00:02:35.901
放射線に添って伝わる
同心の球面となります

00:02:35.901 --> 00:02:40.076
次に 列車の警笛のように
音源が移動する場合を想像して下さい

00:02:40.076 --> 00:02:43.034
音源がある方向に移動すると

00:02:43.034 --> 00:02:47.566
音源の前方の連続する音波は
相互に短い間隔に集まります

00:02:47.566 --> 00:02:52.636
物体が接近すると
音がハイピッチになる

00:02:52.636 --> 00:02:55.729
有名なドップラー効果の原因が
この周波数の高い波です

00:02:55.729 --> 00:02:59.927
しかし 音源が
音波より遅く動く場合には

00:02:59.927 --> 00:03:02.756
音は互いに
至近距離内に留まります

00:03:02.756 --> 00:03:07.771
発する音より速い
超音速で物体が移動すると

00:03:07.771 --> 00:03:10.597
状況は劇的に変わります

00:03:10.597 --> 00:03:13.200
音源が 自ら発した音波を追い越しながら

00:03:13.200 --> 00:03:15.702
現在地からまた別の音波を発すると

00:03:15.702 --> 00:03:19.820
波は強制的にまとめられ
マッハコーンを形成します

00:03:19.820 --> 00:03:22.808
物体は発している音より
速く動いているため

00:03:22.808 --> 00:03:27.888
物体が接近しても
それを観る者に音は聴こえません

00:03:27.888 --> 00:03:33.051
物体が通過後 ようやく
ソニックブームを聴くことになります

00:03:33.051 --> 00:03:37.007
マッハコーンが地表にぶつかると
双曲線を形成しそれが前進するに従って

00:03:37.007 --> 00:03:41.306
ブームカーペットと言われる
軌跡を残していきます

00:03:41.306 --> 00:03:46.253
ソニックブームの影響を受ける
地域がこれによって解明できます

00:03:46.253 --> 00:03:49.303
ソニックブームの強さは
どうでしょうか？

00:03:49.303 --> 00:03:52.869
強さの解明には 有名な
ナビエ・ストークス方程式を

00:03:52.869 --> 00:03:56.265
解く必要があり
その結果 超音速航空機が通過する時に

00:03:56.265 --> 00:03:59.516
発生する気圧の変動を
求めることができます

00:03:59.516 --> 00:04:03.853
その結果 N波として知られる
圧特性が割り出せます

00:04:03.853 --> 00:04:05.483
この形状は
何を意味するのでしょうか？

00:04:05.483 --> 00:04:09.506
ソニックブームは圧が
急激に変化するときに起こり

00:04:09.506 --> 00:04:11.918
N波は二つの爆音に
関係しています ―

00:04:11.918 --> 00:04:15.497
一つは航空機のノーズでの
最初の気圧上昇

00:04:15.497 --> 00:04:18.349
そしてもう一つは最後部が通過した後

00:04:18.349 --> 00:04:21.017
気圧は急速に正常状態に戻ります

00:04:21.017 --> 00:04:23.130
これがダブルブームを起こしますが

00:04:23.130 --> 00:04:26.636
通常 人間の耳には
一つの爆音に聴こえます

00:04:26.636 --> 00:04:29.878
実際に これらの理論を用いた
コンピュータ・モデルで

00:04:29.878 --> 00:04:34.023
所定の大気の状態と
飛行軌道情報から

00:04:34.023 --> 00:04:37.626
ソニックブームの発生する
場所と強さを予測することができ

00:04:37.626 --> 00:04:40.738
その影響を削減する
研究が続いています

00:04:40.738 --> 00:04:45.809
当面の間 陸地上空では
超音速飛行が禁止されています

00:04:45.809 --> 00:04:48.572
では ソニックブームは近年に
登場したものでしょうか？

00:04:48.572 --> 00:04:50.088
そうではないようです

00:04:50.088 --> 00:04:52.516
われわれ人間は
この音をなくそうと努力していますが

00:04:52.516 --> 00:04:56.045
ある動物たちは 自分たちのために
ソニックブームをうまく使っていました

00:04:56.045 --> 00:05:00.954
巨大なディプロドクスが
しっぽを叩きつけると

00:05:00.998 --> 00:05:07.937
時速1200キロ以上になって音速を超え
捕食者を追い払っていたようです

00:05:07.937 --> 00:05:12.437
ある種のエビは水中でそれに似た
ショック波を発することができ

00:05:12.437 --> 00:05:16.163
巨大なはさみの一振りで

00:05:16.163 --> 00:05:19.733
離れた場所から獲物を驚かせたり
殺したりします

00:05:19.733 --> 00:05:22.203
ですから 我々人間のスピードへの
飽くなき追求において

00:05:22.203 --> 00:05:24.853
素晴らしい快挙を
遂げてきましたが

00:05:24.853 --> 00:05:27.413
実は自然界では
先駆者がいたのです