WEBVTT

00:00:06.616 --> 00:00:10.513
มนุษย์หลงใหลความเร็วมาเนิ่นนานแล้ว

00:00:10.513 --> 00:00:14.746
สิ่งหนึ่งในประวัติศาสตร์ความก้าวหน้าของมนุษย์
คือการเพิ่มความเร็วให้มากยิ่งขึ้น

00:00:14.746 --> 00:00:18.611
และหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญที่สุด
ของความพยายามที่ยาวนานนี้

00:00:18.611 --> 00:00:21.503
คือการทำลายกำแพงเสียงลงให้ได้

00:00:21.503 --> 00:00:24.871
ไม่นานนักหลังจากการนำเครื่องบิน
ขึ้นบินได้สำเร็จเป็นครั้งแรก

00:00:24.871 --> 00:00:29.983
นักบินต่างต้องการ 
ที่จะให้เครื่องบินบินให้เร็วขึ้นและเร็วขึ้นไปอีก

00:00:29.983 --> 00:00:32.384
แต่เมื่อทำเช่นนั้นแล้ว
จะทำให้เครื่องบินสั่นมากขึ้น

00:00:32.384 --> 00:00:37.688
แรงกดมหาศาลต่อเครื่องบิน
ทำให้พวกเขาเร่งความเร็วขึ้นไปอีกไม่ได้

00:00:37.688 --> 00:00:41.647
บางคนพยายามแก้ปัญหา
ด้วยการลองเสี่ยงดำลงไปในน้ำ

00:00:41.647 --> 00:00:44.085
แต่ก็มักได้ผลลัพท์ที่น่าเศร้า

00:00:44.085 --> 00:00:47.550
ในที่สุด ในปี ค.ศ. 1947
มีการออกแบบที่ดีมากยิ่งขึ้น

00:00:47.550 --> 00:00:52.302
เช่นมีที่ปรับตัวปรับสมดุลระดับแนวนอนเคลื่อนที่ได้
และหางเสือที่เคลื่อนไหวได้ทั้งหมด

00:00:52.302 --> 00:00:55.521
ทำให้ทหารอากาศชาวอเมริกันที่ชื่อว่า
ชัค เยเกอร์

00:00:55.521 --> 00:01:03.721
นำเครื่องบิน เบลล์ เอ็กซ์วัน บินที่ความเร็ว
1,127 กิโลเมตรต่อชั่วโมงได้สำเร็จ

00:01:03.721 --> 00:01:06.924
กลายเป็นมนุษย์คนแรก
ที่ทำลายกำแพงเสียงลงได้

00:01:06.924 --> 00:01:09.720
และเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วเสียง

00:01:09.720 --> 00:01:13.929
เบลล์ เอ็กซ์วัน เป็นเครื่องบินเหนือเสียงลำแรก
ก่อนที่จะมีรุ่นอื่น ๆ ตามมา

00:01:13.929 --> 00:01:17.913
โดยรุ่นล่าสุดทำความเร็วเหนือเสียง
ไปได้มากกว่า 3 มัคแล้ว

00:01:17.913 --> 00:01:21.573
เครืองบินที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเสียง
จะสร้างคลื่นกระแทกออกมา

00:01:21.573 --> 00:01:25.682
ด้วยเสียงดังราวกับฟ้าผ่า
ที่รู้จักกันในชื่อว่า คลื่นโซนิคบูม

00:01:25.682 --> 00:01:29.179
ที่อาจไปรบกวนคนและสัตว์ที่อยู่ด้านล่าง

00:01:29.179 --> 00:01:31.070
หรือแม้กระทั่งสร้างความเสียหาย
ให้กับบ้านเรือน

00:01:31.070 --> 00:01:32.070
ด้วยเหตุผลนี้เอง

00:01:32.111 --> 00:01:35.345
นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจึงสนใจคลื่นโซนิคบูมนี้

00:01:35.345 --> 00:01:37.788
โดยพยายามทำนายเส้นทางของมันในบรรยากาศ

00:01:37.788 --> 00:01:42.191
ที่ที่มันจะตกกระทบ และระดับเสียงของมัน

00:01:42.191 --> 00:01:45.310
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่า นักวิทยาศาสตร์
ศึกษาเรื่องของคลื่นโซนิคบูมอย่างไร

00:01:45.310 --> 00:01:48.298
เรามาเริ่มจากพื้นฐาน
การกำเนิดของเสียงกันก่อน

00:01:48.298 --> 00:01:51.931
ลองคิดว่า เราโยนก้อนหินเล็ก ๆ
ลงไปในบ่อน้ำที่สงบนิ่งดู

00:01:51.931 --> 00:01:53.177
เห็นอะไรไหม

00:01:53.177 --> 00:01:55.875
ก้อนหินทำให้เกิดคลื่นเดินทางไปในน้ำ

00:01:55.875 --> 00:01:58.670
ด้วยความเร็วเท่า ๆ กันในทุกทิศทาง

00:01:58.670 --> 00:02:02.887
วงกลมที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆในทุกทิศทางนี้
เรียกว่าแนวคลื่น

00:02:02.887 --> 00:02:05.904
คล้ายกัน แม้เราจะมองไม่เห็นมันก็ตาม

00:02:05.904 --> 00:02:09.306
แหล่งต้นกำเนิดเสียงของมัน
ก็คล้ายกับเครื่องเสียงภายในบ้าน

00:02:09.306 --> 00:02:12.199
สร้างคลื่นเสียงที่เดินทางออกมาเรื่อย ๆ

00:02:12.199 --> 00:02:14.330
ความเร็วคลื่นขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ

00:02:14.330 --> 00:02:18.110
รวมถึงระดับความสูงและอุณหภูมิของอากาศ
ที่มันเคลื่อนที่ผ่านไป

00:02:18.110 --> 00:02:24.463
ที่ระดับน้ำทะเล เสียงเคลื่อนที่เร็วประมาณ
1,225 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

00:02:24.463 --> 00:02:27.290
แต่แทนที่จะเป็นวงกลมบนพื้นผิวสองมิติ

00:02:27.290 --> 00:02:30.732
ตอนนี้หน้าคลื่นมีศูนย์กลางเป็นทรงกลม

00:02:30.732 --> 00:02:35.901
โดยมีเสียงที่เดินทางไปตามแนวรังสี
ที่ตั้งฉากกับแนวคลื่นเหล่านี้

00:02:35.901 --> 00:02:40.076
มาลองคิดถึงแหล่งกำเนิดเสียงที่เคลื่อนที่
อย่างนกหวีดรถไฟดู

00:02:40.076 --> 00:02:43.034
เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเคลื่อนที่
ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง

00:02:43.034 --> 00:02:47.566
คลื่นด้านหน้าของมันที่มีความต่อเนื่อง
จะทำให้คลื่นรวมใกล้กันมากขึ้น

00:02:47.566 --> 00:02:52.636
คลื่นความถี่ที่สูงขึ้นนี้
ทำให้เกิดปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ที่โด่งดัง

00:02:52.636 --> 00:02:55.729
ที่ยิ่งวัตถุนั้นเข้าใกล้มากเท่าไหร่
ก็จะยิ่งมึเสียงแหลมสูงมากขึ้นเท่านั้น

00:02:55.729 --> 00:02:59.927
แต่ตราบใดที่ต้นเสียงยังเคลื่อนที่ช้ากว่า
คลื่นเสียงที่มันสร้างขึ้น

00:02:59.927 --> 00:03:02.756
พวกมันจะซ้อนยู่ภายในซึ่งกันและกัน

00:03:02.756 --> 00:03:07.771
แต่เมื่อวัตถุกลายเป็นซุปเปอร์โซนิค
ที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าเสียงที่มันสร้าง

00:03:07.771 --> 00:03:10.597
นั่นทำให้เกิดความแตกต่างขึ้นอย่างมาก

00:03:10.597 --> 00:03:13.200
ในขณะที่มันแซงหน้าคลื่นที่มันได้ปล่อยออกมา

00:03:13.200 --> 00:03:15.702
ระหว่างนั้นมันก็สร้างคลื่นขึ้นใหม่
ณ ตำแหน่งที่มันอยู่

00:03:15.702 --> 00:03:19.820
คลื่นจะถูกอัดเข้าด้วยกันกลายเป็นกรวยหน้าคลื่นมัค
(Mach cone)

00:03:19.820 --> 00:03:22.808
ผู้สังเกตุการณ์จะไม่ได้ยินเสียงใด ๆ
ในขณะที่มันเข้ามาใกล้

00:03:22.808 --> 00:03:27.888
เพราะวัตถุเคลื่อนที่เร็วกว่า
เสียงที่มันสร้างขึ้นมา

00:03:27.888 --> 00:03:33.051
หลังจากวัตถุผ่านไป
ผู้สังเกตุการณ์ถึงจะได้ยินเสียงโซนิคบูมนี้

00:03:33.051 --> 00:03:37.007
เมื่อกรวยมัคกระทบกับพื้นดิน
มันจะสร้างไฮเพอร์โบลาขึ้นมา

00:03:37.007 --> 00:03:41.306
ทิ้งหางที่รู้จักกันในชื่อว่าหางพรม (boom carpet)
เมื่อมันเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

00:03:41.306 --> 00:03:46.253
นี่จึงทำให้เราสามารถวัดพื้นที่
ที่ได้รับผลกระทบของโซนิคบูมได้

00:03:46.253 --> 00:03:49.303
แล้วจะหาความแรง
ของคลื่นโซนิคบูมได้อย่างไรล่ะ

00:03:49.303 --> 00:03:52.869
มันต้องใช้การแก้ปัญหาสมการนาเวียร์-สโตกส์
ที่มีชื่อเสียง

00:03:52.869 --> 00:03:56.265
เพื่อค้นหาความแปรผันของความกดอากาศ

00:03:56.265 --> 00:03:59.516
อันเนื่องมาจากการบินผ่าน
ของเครื่องบินเหนือเสียง

00:03:59.516 --> 00:04:03.853
ผลลัพธ์ก็คือคลื่นที่เป็นเอกลักษณ์
ที่เรียกว่า เอ็นเวฟ (N-wave)

00:04:03.853 --> 00:04:05.483
รูปร่างนี้มีความหมายว่าอย่างไร

00:04:05.483 --> 00:04:09.506
โซนิคบูมเกิดขึ้น
เมื่อความดันเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

00:04:09.506 --> 00:04:11.918
และเอ็นเวฟเกี่ยวข้องกับโซนิคบูมสองครั้ง

00:04:11.918 --> 00:04:15.497
ส่วนแรกคือความดันแรก
ที่เพิ่มขึ้นบริเวณส่วนปลายหัวของเครื่องบิน

00:04:15.497 --> 00:04:18.349
และอีกส่วนที่หางที่ผ่านเข้ามา

00:04:18.349 --> 00:04:21.017
และความดันก็กลับไปสู่ปกติในทันที

00:04:21.017 --> 00:04:23.130
มันจึงทำให้เกิดโซนิคบูมสองครั้ง

00:04:23.130 --> 00:04:26.636
แต่หูมนุษย์มักจะได้ยินเพียงครั้งเดียวเท่านั้น

00:04:26.636 --> 00:04:29.878
ในทางปฎิบัติ ตัวอย่างจำลองในคอมพิวเตอร์
ที่ใช้หลักการเดียวกันนี้

00:04:29.878 --> 00:04:34.023
สามารถคาดการณ์ตำแหน่ง
และความเข้มของโซนิคบูมได้

00:04:34.023 --> 00:04:37.626
ในแต่ละสภาพบรรยากาศและวิถีการบิน

00:04:37.626 --> 00:04:40.738
และก็มีการวิจัยที่กำลังศึกษา
เพื่อลดผลกระทบผลของมัน

00:04:40.738 --> 00:04:45.809
ระหว่างนี้ เครื่องบินเหนือเสียง
ยังคงถูกห้ามบินเหนือผืนดิน

00:04:45.809 --> 00:04:48.572
แล้วโซนิคบูมเป็นสิ่งใหม่
ที่เพิ่งถูกสร้างขึ้นใช่ไหม

00:04:48.572 --> 00:04:50.088
ก็ไม่ใช่เสียทีเดียว

00:04:50.088 --> 00:04:52.516
ในขณะที่เรากำลังพยายามหาทาง
ทำให้มันเงียบลงอยู่นั้น

00:04:52.516 --> 00:04:56.045
สัตว์บางชนิดใช้คลื่นเหนือเสียงนี้
ให้เป็นประโยชน์

00:04:56.045 --> 00:05:00.954
ไดโนเสาร์ ไดพลอโดคัส
อาจสามารถสะบัดหางของมัน

00:05:00.998 --> 00:05:07.937
ด้วยความเร็วเหนือเสียงที่มากกว่า
1,200 กิโลเมตรต่อขั่วโมงเพื่อไล่นักล่า

00:05:07.937 --> 00:05:12.437
กุ้งบางชนิดสามารถสร้างสิ่งที่คล้ายกันนี้
อย่างคลื่นกระแทกใต้น้ำ

00:05:12.437 --> 00:05:16.163
ทำให้เหยื่อหยุดค้างอยู่กับที่
หรือทำให้เหยื่อตายในระยะไกล

00:05:16.163 --> 00:05:19.733
เพียงแค่ดีดก้ามใหญ่โตของมันเท่านั้น

00:05:19.733 --> 00:05:22.203
ในขณะที่มนุษย์กำลังพัฒนา
สุดยอดความก้าวหน้านี้ขึ้นมา

00:05:22.203 --> 00:05:24.853
ด้วยการแสวงหาความรวดเร็วอย่างไม่หยุดยั้ง

00:05:24.853 --> 00:05:27.413
กลับกลายเป็นว่าธรรมชาติทำได้ก่อนแล้ว