WEBVTT

00:00:06.616 --> 00:00:10.513
Con người đã có hứng thú với
tốc độ từ rất lâu.

00:00:10.513 --> 00:00:14.746
Lịch sử tiến hóa của con người gắn liền
với một tốc độ tăng liên tục,

00:00:14.746 --> 00:00:19.572
và một trong những thành tựu 
quan trọng nhất trong tiến trình lịch sử

00:00:19.576 --> 00:00:21.503
đó là phá vỡ hàng rào âm thanh.

00:00:21.503 --> 00:00:24.871
Không lâu sau khi chiếc phi cơ
đầu tiên thành công,

00:00:24.871 --> 00:00:29.983
các phi công đã luôn khao khát làm cho
máy bay của họ ngày một nhanh hơn.

00:00:29.983 --> 00:00:32.384
Nhưng khi họ làm vậy lại càng tăng thêm sự
hỗn loạn

00:00:32.384 --> 00:00:37.688
và lực tác động lên máy bay, điều đó làm
ngăn chặn máy bay bay nhanh hơn.

00:00:37.792 --> 00:00:41.620
Một số đã thử giải quyết vấn đề bằng cách
thực hiện những cú nhào lộn nguy hiểm

00:00:41.647 --> 00:00:44.021
thường dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.

00:00:44.021 --> 00:00:47.560
Cuối cùng, vào năm 1947, bản thiết kế được
cải tiến

00:00:47.560 --> 00:00:52.301
như bộ thăng bằng ngang di động,
đuôi di động,

00:00:52.301 --> 00:00:55.522
phi công người Mỹ Chuck Yeager

00:00:55.522 --> 00:01:03.721
đã lái chiếc máy bay Bell X-1 với
vận tốc 1127km/h,

00:01:03.721 --> 00:01:06.924
trở thành người đầu tiên phá vỡ
hàng rào âm thanh

00:01:06.924 --> 00:01:09.720
và di chuyển nhanh hơn cả
tốc độ âm thanh.

00:01:09.720 --> 00:01:13.929
Chiếc Bell X-1 là một trong những chiếc
máy bay siêu thanh đầu tiên được thực hiện

00:01:13.929 --> 00:01:17.913
và các thiết kế sau đã đạt được tới
tốc độ số Mach 3( tốc độ siêu thanh)

00:01:17.913 --> 00:01:21.573
Ở tốc độ siêu âm máy bay sẽ tạo ra 
sóng xung kích

00:01:21.573 --> 00:01:25.682
với tiếng động lớn như sấm chớp được
biết đến là một quả bom âm thanh,

00:01:25.682 --> 00:01:29.179
nó có thể gây nguy hiểm cho người 
và động vật bên dưới.

00:01:29.179 --> 00:01:31.070
hoặc thậm chí phá vỡ các tòa nhà.

00:01:31.070 --> 00:01:32.070
Bởi vậy,

00:01:32.111 --> 00:01:35.345
các nhà khoa học trên thể giới vẫn đang
tìm kiếm các quả bom âm thanh

00:01:35.345 --> 00:01:37.788
và cố gắng tìm ra đường đi của
chúng trong khí quyển

00:01:37.788 --> 00:01:42.191
nơi mà chúng sẽ truyền xuống mặt đất
và biên độ của chúng.

00:01:42.191 --> 00:01:45.310
Để hiểu rõ thêm về cách các nhà khoa học
nghiên cứu bom âm thanh,

00:01:45.310 --> 00:01:48.298
hãy bắt đầu với một vài điều cơ bản
về âm thanh.

00:01:48.298 --> 00:01:51.931
Thử tưởng tượng khi ta ném một hòn đá
xuống một mặt hồ phẳng lặng.

00:01:51.931 --> 00:01:53.177
Bạn có thấy điều gì?

00:01:53.177 --> 00:01:55.875
Hòn đá ấy tạo nên các gợn sóng

00:01:55.875 --> 00:01:58.670
với cùng tốc độ ở các hướng khác nhau.

00:01:58.670 --> 00:02:02.887
Những vòng tròn có bán kính tăng dần này
được gọi là sóng phẳng.

00:02:02.887 --> 00:02:05.904
Cũng tương tự vậy, tuy ta không thể thấy,

00:02:05.904 --> 00:02:09.306
một nguồn phát âm, như máy radio

00:02:09.306 --> 00:02:12.199
cũng tạo nên các sóng di chuyển như vậy.

00:02:12.199 --> 00:02:14.330
Tốc độ của các sóng ấy phụ thuộc
các yếu tố

00:02:14.330 --> 00:02:18.110
như độ cao, nhiệt độ trong không khí
nơi chúng di chuyển qua

00:02:18.110 --> 00:02:24.463
Ở mực nước biển, tốc độ âm thanh
khoảng 1225 km/h.

00:02:24.463 --> 00:02:27.290
Thay vì các vòng tròn trong mặt phẳng
hai chiều,

00:02:27.290 --> 00:02:30.732
các sóng phẳng bây giờ là các
khối cầu đồng tâm,

00:02:30.732 --> 00:02:35.901
và âm thanh chuyển động theo các tia
vuông góc với các sóng này.

00:02:35.901 --> 00:02:40.076
Còn giờ hãy tưởng tượng tới nguồn âm
di động như là tiếng còi tàu hỏa.

00:02:40.076 --> 00:02:43.034
Khi nguồn âm di chuyển về một phía
cố định

00:02:43.034 --> 00:02:47.566
những sóng liên tiếp ở trước nó sẽ
bị ép lại sát nhau hơn.

00:02:47.566 --> 00:02:52.636
Những tần số âm lớn này là hệ quả
của một hiệu ứng nổi tiếng: Doppler

00:02:52.636 --> 00:02:55.729
khi mà những vật phát ra âm thanh
với cao độ cao hơn.

00:02:55.729 --> 00:02:59.927
Nhưng miễn là nguồn âm chuyển động
chậm hơn sóng âm của chúng,

00:02:59.927 --> 00:03:02.756
chúng vẫn lồng vào nhau như bình thường.

00:03:02.756 --> 00:03:07.771
Khi một vật trở thành siêu thanh,
di chuyển nhanh hơn âm thanh chúng phát ra

00:03:07.771 --> 00:03:10.597
thì sự việc thay đổi đáng kể.

00:03:10.597 --> 00:03:13.200
Vì nó vượt qua sóng âm mà nó phát ra,

00:03:13.200 --> 00:03:15.702
trong khi vẫn phát ra sóng âm
ở vị trí hiện tại,

00:03:15.702 --> 00:03:19.820
các sóng âm dồn lại với nhau, tạo
nên hình nón Mach.

00:03:19.820 --> 00:03:22.808
Khi nó tiến gần tới, người quan sát sẽ
không nghe được gì cả

00:03:22.808 --> 00:03:27.888
vì nó đi nhanh hơn âm thanh mà nó
phát ra.

00:03:27.888 --> 00:03:33.051
Chỉ sau khi vật ấy đi qua, người quan sát
sẽ nghe được âm thanh cực lớn.

00:03:33.051 --> 00:03:37.007
Khi hình nón Mach tới mặt đất,
nó tạo nên hình hy-bec-bôn,

00:03:37.007 --> 00:03:41.306
để lại một vệt gọi là thảm bom khi
nó di chuyển về trước.

00:03:41.306 --> 00:03:46.253
Điều này cho phép ta xác định được
vùng chịu ảnh hưởng bởi bom âm thanh.

00:03:46.253 --> 00:03:49.303
Vậy làm sao để biết được sức mạnh của
bom âm thanh?

00:03:49.303 --> 00:03:52.869
Ta phải giải được phương trình
Navier - Stokes nổi tiếng

00:03:52.869 --> 00:03:56.265
để tìm được sự thay đổi áp suât
trong không khí

00:03:56.265 --> 00:03:59.516
khi máy bay siêu thanh bay ngang qua.

00:03:59.516 --> 00:04:03.853
Điều này dẫn đến dấu hiệu áp suât
sóng N.

00:04:03.853 --> 00:04:05.483
kí hiệu này có ý nghĩa gì?

00:04:05.483 --> 00:04:09.506
Bom âm thanh xảy ra khi có sự
thay đổi bất ngờ về áp suất,

00:04:09.506 --> 00:04:11.918
và sóng N liên quan tới cả 2 âm thanh lớn:

00:04:11.918 --> 00:04:15.497
một khi áp suất bắt đầu tăng ở mũi máy bay

00:04:15.497 --> 00:04:18.349
và cái còn lại là khi đuôi máy bay đi qua,

00:04:18.349 --> 00:04:21.017
và áp suất bất ngờ trở lại như cũ.

00:04:21.017 --> 00:04:23.130
Điều này gây ra âm thanh kép lớn,

00:04:23.130 --> 00:04:26.636
nhưng đối với người thường chỉ là 1 lần.

00:04:26.636 --> 00:04:29.878
Trong thực tế, máy tính mẫu dùng các
nguyên lí này

00:04:29.878 --> 00:04:34.023
để dự đoán vị trí và độ mạnh của
bom âm thanh

00:04:34.023 --> 00:04:37.626
từ các điều kiện không khí và
đường bay đã cho,

00:04:37.626 --> 00:04:40.738
từ đó nghiên cứu cách giảm nhẹ
hậu quả của chúng.

00:04:40.738 --> 00:04:45.809
Trong lúc ấy, những chuyến bay siêu thanh
xuyên lục địa vẫn bị cấm.

00:04:45.809 --> 00:04:48.572
Vậy, bom âm thanh có phải sự 
sáng tạo mới đây không?

00:04:48.572 --> 00:04:50.088
Không hẳn thế.

00:04:50.088 --> 00:04:52.516
Khi chúng ta đang tìm cách làm chúng
yên lặng

00:04:52.516 --> 00:04:56.045
một vài loài động vật đã sử dụng
bom âm thanh.

00:04:56.045 --> 00:05:00.954
Loài khủng long Diplodocus đã có khả năng
vẫy đuôi

00:05:00.998 --> 00:05:07.937
với tốc độ nhanh hơn âm thanh, 
hơn 1200km/h, để đe dọa kẻ thù.

00:05:07.937 --> 00:05:12.437
Một số loài tôm cũng có thể tạo ra sóng
tương tự ở dưới nước

00:05:12.437 --> 00:05:16.163
bằng tiếng tách tách từ chiếc càng 
to lớn của nó

00:05:16.163 --> 00:05:19.733
để làm choáng hoặc thậm chí giết 
con mồi ở khoảng cách xa.

00:05:19.733 --> 00:05:22.203
Trong khi con người vẫn đang có được
sự tiến bộ

00:05:22.203 --> 00:05:24.851
trong những cố gắng không ngừng
về tốc độ,

00:05:24.851 --> 00:05:29.251
thì thiên nhiên đã có được nó từ lâu rồi.