почему преодоление самолетом звукового барьера сопровождается взрывоподобным хлопком? и что такое «звуковой барьер»?

 

этот эффект вызван очень забавным совпадением в физике: пожалуй, самым забавным.газовая среда (воздух) очень пластична и податлива, в отличие от гидросреды (жидкости) и уж тем более в отличие от вязкого или твердого тела.воздух можно рассекать как угодно быстро, и он будет расступаться и уступать тебе, но - до определенного предела. когда ты (допустим, ты - самолет) начинаешь двигаться быстрее этого предела - воздух просто не успевает расступаться перед тобою и начинает "рваться". и рвётся он очень громко.так вот, забавное совпадение заключается в том, что этот самый предел скорости - абсолютно равен той скорости, которой достигает самолет, когда начинает двигаться быстрее своей собственной звуковой волны (около 1300 км/ч, точно не помню, надо в справочнике посмотреть, да это и не важно).таким образом, когда самолет летит свыше скорости звука - он постоянно рвет вокруг себя воздух, и если бы ты летел с такой же скоростью у него в хвосте - ты слышал бы постоянный, непрекращающийся, очень громкий и очень противный вой от разрываемой газовой среды.а, находясь на земле, ты слышишь только громкий взрыв - это в ту секунду, когда звук от разрываемого воздуха долетает до того места на земле, где ты стоишь. и больше ты ничего не слышишь, потому что в следующую секунду этот взрыв слышен уже примерно в 300 метров от тебя.если взять длинный пастушеский кнут и хорошенько им махнуть - то кончик кнута хорошенько щёлкнет: это он разрывает воздух., потому что кончик кнута хоть один момент - но движется выше скорости звука. только делать это без сноровки и тренировки не стоит: можно рассечь себе кожу до кости и т.д.

никакого особенного звука самолет при преодолении «звукового барьера» не создает, да и сам «звуковой барьер» — это просто метафора :-)
а вот когда самолет летит быстрее звука — он создает перепад давления, фактически, ударную волну. которая, распространяясь конусообразно (но совершенно невидимо ;-) ) достигает поверхности земли. и вот когда эта ударная волна достигает землю и проходит человека — он и слышит громкий звук, похожий на раскат грома.

преодоление звукового барьера стало этапным явлением в истории мировой авиации. после первых полетов на реактивных самолетах летчики столкнулись с новым явлением, когда после скорости 1000 км/ч самолет как бы упирался в невидимую стену. наступает так называемый волновой кризис, обуславливаемый появлением дополнительного сопротивления сжимаемого воздуха. наличие звукового барьера затрудняло достижение скорости полета, которая в зависимости от состояния воздушной среды находится в пределах 1100-1200 км/ч и, тем более, последующий переход к сверхзвуковому полету.