0:00:06.476,0:00:10.513
Скорость веками завораживала человека.

0:00:10.513,0:00:14.746
Развитие человечества связано[br]с постоянным ростом скоростей,

0:00:14.746,0:00:18.611
и одним из важнейших достижений[br]в этой исторической гонке

0:00:18.611,0:00:21.503
стало преодоление звукового барьера.

0:00:21.503,0:00:24.871
Вскоре после первых полётов

0:00:24.871,0:00:29.713
пилоты начали всё сильнее и сильнее[br]разгонять свои самолёты.

0:00:29.823,0:00:32.385
Это приводило к увеличению турбулентности,

0:00:32.385,0:00:37.518
а также сил сопротивления,[br]мешавших дальнейшему ускорению.

0:00:37.548,0:00:41.067
Некоторые пытались обойти проблему,[br]предпринимая опасные манёвры,

0:00:41.237,0:00:43.355
которые часто заканчивались трагично.

0:00:43.795,0:00:47.380
Наконец в 1947 году[br]такие конструктивные улучшения,

0:00:47.510,0:00:51.842
как цельноповоротный хвост —[br]подвижный горизонтальный стабилизатор,

0:00:52.022,0:00:55.351
позволили пилоту ВВС США Чаку Йегеру

0:00:55.521,0:01:03.681
разогнать летательный аппарат Bell X-1[br]до скорости 1127 км/ч.

0:01:03.721,0:01:06.924
Он стал первым человеком, [br]преодолевшим звуковой барьер

0:01:06.924,0:01:09.720
и двигавшимся быстрее скорости звука.

0:01:09.720,0:01:13.359
Bell X-1 был первой ласточкой среди[br]сверхзвуковых летательных аппаратов,

0:01:13.929,0:01:17.593
а дальнейшие доработки позволили ему[br]достичь скоростей выше трёх Махов.

0:01:17.913,0:01:21.433
Летя на сверхзвуковой скорости,[br]аппарат создаёт ударную волну

0:01:21.573,0:01:25.322
с громоподобным грохотом,[br]известным как звуковой удар,

0:01:25.682,0:01:28.859
который способен нанести ущерб[br]людям и животным на земле

0:01:28.869,0:01:30.580
и даже повредить строения.

0:01:30.820,0:01:31.911
По этой причине

0:01:31.911,0:01:35.345
учёные всего мира[br]изучают звуковые удары,

0:01:35.345,0:01:37.788
пытаясь предугадать[br]их траекторию в атмосфере,

0:01:37.788,0:01:41.211
место приземления и громкость.

0:01:42.191,0:01:45.140
Чтобы лучше понять, как учёные это делают,

0:01:45.140,0:01:47.708
давайте сначала разберёмся,[br]что такое звук.

0:01:48.038,0:01:51.671
Представьте, что бросаете[br]камешек в тихий пруд.

0:01:51.791,0:01:53.037
Что вы видите?

0:01:53.177,0:01:55.875
Камень вызывает волны,[br]которые расходятся по воде

0:01:55.875,0:01:58.670
со скоростью, одинаковой[br]во всех направлениях.

0:01:58.670,0:02:02.637
Эти увеличивающиеся в диаметре круги[br]называются волновые фронты.

0:02:02.637,0:02:05.654
И хотя мы этого не видим,

0:02:05.904,0:02:09.307
неподвижный источник звука,[br]к примеру, домашняя аудиосистема,

0:02:09.307,0:02:12.199
также создаёт расходящиеся звуковые волны.

0:02:12.199,0:02:14.330
Скорость волн зависит от ряда факторов,

0:02:14.330,0:02:17.860
таких как высота и температура[br]окружающего воздуха.

0:02:17.880,0:02:23.683
Скорость звука на уровне моря[br]приблизительно равна 1225 км/ч.

0:02:24.463,0:02:27.290
Но в отличие от кругов[br]на плоской поверхности,

0:02:27.290,0:02:30.732
волновые фронты в этом случае —[br]концентрические сферы,

0:02:30.732,0:02:34.451
где звук движется вдоль лучей,[br]перпендикулярных волнам.

0:02:35.451,0:02:39.726
Представьте подвижный источник звука,[br]например, гудок поезда.

0:02:40.076,0:02:42.874
Когда источник движется[br]в определённом направлении,

0:02:42.904,0:02:47.566
ряд волн впереди него уплотняется.

0:02:47.566,0:02:52.356
Увеличенная частота волн —[br]причина знаменитого эффекта Доплера,

0:02:52.636,0:02:55.729
когда звук объектов кажется выше[br]с их приближением.

0:02:55.729,0:02:59.927
Но пока источник звука движется[br]медленнее, чем сами звуковые волны,

0:02:59.927,0:03:02.756
они остаются вложенными друг в друга.

0:03:02.966,0:03:07.771
При переходе объекта на сверхзвук,[br]движение быстрее создаваемого звука,

0:03:07.771,0:03:10.597
картина резко меняется.

0:03:10.597,0:03:13.200
Как только объект обгоняет[br]выпущенные звуковые волны,

0:03:13.200,0:03:15.702
одновременно создавая новые[br]из текущего положения,

0:03:15.702,0:03:19.820
они схлопываются, формируя конус Маха.

0:03:19.820,0:03:22.808
Наблюдатель не слышит ни звука[br]при приближении конуса,

0:03:22.808,0:03:27.538
потому что источник движется быстрее,[br]чем звук, который он создаёт.

0:03:27.538,0:03:32.001
Только когда объект пронесётся мимо,[br]мы услышим звуковой удар.

0:03:33.181,0:03:37.007
В месте пересечения конуса Маха с землёй[br]образуется гипербола,

0:03:37.007,0:03:41.306
которая, двигаясь вперёд, оставляет след,[br]известный как звуковой ковёр.

0:03:41.306,0:03:46.253
Это позволяет определить область,[br]подвергшуюся звуковому удару.

0:03:46.253,0:03:49.303
А как вычислить его возможную силу?

0:03:49.303,0:03:52.869
Для этого требуется решить знаменитую[br]систему уравнений Навье — Стокса,

0:03:52.869,0:03:56.265
чтобы найти изменение давления в воздухе,

0:03:56.265,0:03:59.516
вызванное перемещением в нём[br]сверхзвукового летательного аппарата.

0:03:59.516,0:04:03.853
В результате получают сигнатуру давления,[br]известную как N-образная волна.

0:04:03.853,0:04:05.483
Что означает такая форма?

0:04:05.483,0:04:09.506
Звуковой удар возникает[br]при внезапном изменении давления,

0:04:09.506,0:04:11.918
и N-образная волна описывает два удара:

0:04:11.918,0:04:15.247
первый — при изначальном росте[br]давления у носовой части аппарата,

0:04:15.247,0:04:18.349
а второй — после прохождения[br]хвостовой части

0:04:18.349,0:04:21.017
и внезапного возвращения давления[br]к нормальным значениям.

0:04:21.017,0:04:23.130
Из-за этого происходит два хлопка,

0:04:23.130,0:04:26.636
но человеческое ухо[br]обычно воспринимает их как один.

0:04:26.636,0:04:29.878
На практике компьютерные модели,[br]использующие эти принципы,

0:04:29.878,0:04:34.023
часто могут предсказать место появления[br]и интенсивность звуковых ударов

0:04:34.023,0:04:37.626
для данных атмосферных условий[br]и траектории полёта,

0:04:37.626,0:04:40.738
и ведутся поиски способов[br]снизить вред от ударов.

0:04:40.738,0:04:45.809
А пока сверхзвуковые полёты над землёй[br]остаются под запретом.

0:04:45.809,0:04:48.572
Являются ли звуковые удары чем-то новым?

0:04:48.572,0:04:50.088
Не совсем.

0:04:50.088,0:04:52.516
Пока мы ищем способы заглушить их,

0:04:52.516,0:04:56.045
некоторые животные издавна используют[br]звуковые удары себе на пользу.

0:04:56.045,0:05:00.816
Гигантский диплодок, похоже,[br]мог щёлкать своим хвостом быстрее звука,

0:05:00.816,0:05:07.237
со скоростью свыше 1200 км/ч,[br]возможно, для отпугивания хищников.

0:05:07.937,0:05:12.437
Некоторые разновидности креветок тоже[br]могут создавать ударные волны под водой,

0:05:12.437,0:05:16.163
оглушая или даже убивая жертву[br]на расстоянии

0:05:16.163,0:05:19.733
одним щелчком своей огромной клешни.

0:05:19.733,0:05:22.203
Так что хотя мы, люди,[br]и достигли большого прогресса

0:05:22.203,0:05:24.853
в нашей неустанной погоне за скоростью,

0:05:24.853,0:05:27.413
как оказывается, природа была быстрей.