בום על-קולי

בום על-קולי (באנגלית: Sonic boom) הוא הרעש שיוצר גוף שנע במהירות הקול או במהירות גבוהה יותר הקרויה מהירות על-קולית, והוא סוג של גל הלם. בפרט, המונח מתייחס לרעש שנשמע על הקרקע עקב טיסה של מטוס במהירות של מאך 1 לפחות. הרעש החזק שנשמע מחוץ למטוס דומה לקול רעם או להתפוצצות.

הסבר לתופעה
שמאל|ממוזער|250px|איור הממחיש את היווצרותו של בום על-קולי על ידי מטוס שנע במהירות כפולה ממהירות הקול. המעגלים מציינים את מיקומם של גלי הקול שנוצרו עקב תנועת המטוס באוויר. מאחורי המטוס נוצר חרוט מרחבי על פני שטחו נשמע הלם הבום.
שמאל|ממוזער|250px|משמאל, מטוס שנע במהירות תת-קולית לא יוצר בום על-קולי. מימין, מטוס שנע במהירות הקול יוצר גל הלם של אי-רציפות בזרימת האוויר. צופה ישמע את הבום העל-קולי לאחר שהמטוס יחלוף מעליו
מטוס (או חפץ אחר) שעובר דרך האוויר גורם לשינויי לחץ הנובעים מגלי קול ומכל הפרעה לא סדירה בזרימת האוויר, שמתפשטים לכל הכיוונים במהירות הקול (שאינה מהירות קבועה). גלי קול שמגיעים יחד לנקודה מסוימת נשמעים כרעש בעוצמה גבוהה. ייתכן מצב שבו אוסף של גלי קול מגיע בבת אחת לנקודות מסוימות בסביבתו של המטוס, והם מהווים את הבום על-קולי החזק שנשמע בנקודות אלו. מטוס שנע במהירות על-קולית יכול ליצור אוסף גלים כזה על הקרקע מאחוריו.

באופן תאורטי עבור גוף שטס בדיוק במהירות הקול, הבום יישמע מעט אחרי חליפתו, כלומר אדם שניצב על הקרקע ישמע את הבום מעט אחרי שהוא יראה את הגוף חולף מעליו. עבור גוף שמהירותו גבוהה יותר, הבום יישמע זמן ארוך יותר לאחר שהגוף יעבור מעל לצופה. באופן מדויק יותר, מכיוון שמהירות הקול תלויה בדחיסות האוויר ובטמפרטורה שלו, ומעבר גוף מוטס בגוש אוויר גורר סדרה של מפגשים בנקודות רבות סביבו היוצרים דחיסה וחימום, גם גופים במהירויות עבר קוליות עשויות ליצור בום על קולי.

מאחורי מטוס שנע במהירות על-קולית ניתן לשרטט חרוט דמיוני המתאר את התחום שבו ניתן לשמוע את גלי הקול שמקורם במטוס. זהו קונוס מאך. צורתו של החרוט תלויה במהירות, וככל שזו גבוהה יותר, כך זווית הפתיחה של החרוט קטנה יותר. במהירות קבועה, החרוט הדמיוני נע יחד עם המטוס, אולם צורתו לא משתנה.

גבולות החרוט מהווים משטח שבו קיים אוסף של גלי קול שמקורם בנקודות שונות לאורך מסלול המטוס. כלומר, למשטח זה מגיעה כמות גדולה של גלי קול בבת אחת. בום על-קולי יישמע באוזניו של צופה על פני הקרקע כאשר גבולות החרוט יחצו את מיקומו. זו הסיבה לכך שהבום העל-קולי נשמע על הקרקע זמן קצר לאחר שהמטוס חלף.

גבולות החרוט מהווים גל הלם שמוגדר כשינוי חד ובלתי-רציף בלחץ האוויר. פעמים רבות, נוצרים שני גלי הלם. מקורו של אחד מהם בחרטום המטוס, ושל השני בזנבו. במקרים אלו, בום על-קולי יישמע פעמיים, בזה אחר זה.

טעויות נפוצות
קיימות מספר טעויות נפוצות הקשורות לבום על-קולי:
 נוטים לחשוב שהבום מעיד על רגע חציית מחסום הקול. למעשה, בום על-קולי יישמע בכל עת שמטוס הנע במהירות הקול או במהירות על-קולית יחלוף בשמים, גם אם המטוס לא חצה את מחסום הקול באותו רגע.
 קיימות טענות על כך שמקורה של התעבות בצורת חרוט שנוצרת סביב כלי טיס שנע במהירות גבוהה היא בגל ההלם הקשור לבום העל-קולי. למעשה, התעבות סביב כלי טיס בצורת חרוט, מתחילה להתרחש כבר במהירויות נמוכות ממהירות הקול, וככל שידוע, אין היא קשורה לבום העל-קולי, אלא לסינגולריות פראנטל-גלאוארט שנוצרת במהירויות אלה. קיומה של התעבות זו אינו מעיד על חציית מהירות הקול על ידי המטוס.

השפעות על הסביבה
בום על-קולי הנוצר על ידי מטוס בקרבת הקרקע יוצר רעש חזק ואף הדף העשוי לגרום לניפוץ חלונות. עקב כך אסורה במרבית מדינות העולם טיסה במהירות על קולית מחוץ לאזורים מוגדרים, בדרך כלל אזורי אימונים צבאיים המרוחקים ממקומות מיושבים.
יצירה מכוונת של בום על קולי בקרבת הקרקע עשויה גם לשמש כאמצעי לוחמה פסיכולוגית וכסוג של נשק אל הרג.

ישראל השתמשה פעמים אחדות בשיטה זו כאמצעי לחץ והרתעה מול אויבותיה במדינות. השימוש הראשון בהרעשה על קולית נעשה במלחמת ההתשה. ב-17 ביוני 1969 ביצעה רביעיית מטוסי מיראז' 3, שהייתה במשימת צילום מעל שדות תעופה במצרים, בום על-קולי בקהיר מעל ביתו של נשיא מצרים, גמאל עבד אל נאצר, וגרמה לניפוץ חלונות ביתו. ב-5 בנובמבר 1969 ביצעו שני פנטומים בום על-קולי מעל קהיר, וב-29 בינואר 1970, לאחר שמיג סורי חדר ועשה בום מעל חיפה, החזיר חיל האוויר בזוג פנטומים שעשו בום על קולי בדמשק, ובלילה נשברו באופן זה שמשות רבות גם בלטקיה, חומס, חמה וחלב כאות אזהרה לסורים. בשנת 1974 ביצעה ישראל גיחות הרעשה מעל לכפרים בפתחלנד בלבנון זאת בתגובה לפיגועים שבוצעו על ידי טרוריסטים שיצאו מאזור זה. כתוצאה מנזקי ההרעשה עזבו חלק מהתושבים את הכפרים. בשנים 2003, 2006 ביצעה ישראל גיחות הרעשה בסוריה. בשנות ה-2000 השתמש צה"ל באמצעי זה גם להרתעה מול ארגוני הטרור ברצועת עזה.במלחמת חרבות ברזל ביצעו מטוסי חיל האוויר גיחות ובומים על קוליים מעל ביירות בזמן נאומים של נסראללה כחלק מכוח ההרתעה.

ראו גם
 מחסום הקול
 מספר מאך
 גל הלם
 התעבות סביב כלי טיס
 גל הלם ניצב

קישורים חיצוניים

 הדמיה של יצירת בום על-קולי


 נאס"א, צילום גלי הלם של בום על-קולי, באתר סוכנות החלל הישראלית, אפריל 2019




 הערות שוליים 

קטגוריה:גלים
קטגוריה:אווירודינמיקה
קטגוריה:נשק אל-הרג