Wat is een sonische boom
Een sonische boom is het harde, knallende geluid dat ontstaat wanneer een object sneller beweegt dan het geluid. Denk aan een straaljager die door de geluidsbarrière gaat. In plaats van een geleidelijk oplopend geluid, hoor je dan een plotselinge, doffe knal. Dit wordt vaak verward met een explosie, maar het is eigenlijk een natuurkundig gevolg van snelheid en luchtdruk.
Het verschil tussen normaal geluid en een sonische boom
Normaal geluid beweegt als golven die zich in alle richtingen voortplanten vanaf de bron, zoals kringen in water. Zolang een vliegtuig langzamer vliegt dan het geluid, lopen die geluidsgolven voor het toestel uit en verspreiden ze zich gelijkmatig. Bij een sonische boom gebeurt iets anders: de geluidsgolven kunnen de bewegende bron niet meer inhalen en stapelen zich als het ware op tot een scherpe drukgolf. Dat samendrukken van geluidsgolven veroorzaakt de karakteristieke knal.
Hoe ontstaat een sonische boom
Een sonische boom ontstaat op het moment dat een object de geluidsbarrière passeert en supersonisch gaat vliegen. Dat betekent dat de snelheid van het object hoger is dan de snelheid waarmee geluid zich in de lucht voortplant. Rond het object vormt zich dan een kegelvormige schokgolf van sterk samengeperste lucht, die over de grond trekt en door mensen wordt waargenomen als een luide knal.
De rol van de geluidsbarrière en de machgetal
De geluidsbarrière is geen fysieke muur, maar een grens in snelheid. Deze wordt vaak uitgedrukt in het machgetal. Mach 1 staat voor de lokale geluidssnelheid in de lucht, die onder meer afhangt van temperatuur en luchtdruk. Vliegt een toestel met mach 1 of sneller, dan is het supersonisch. Zodra die grens wordt overschreden, ontstaat een samenhangend systeem van schokgolven. De overgang rond mach 1 gaat vaak gepaard met extra luchtweerstand en trillingen, wat in de luchtvaart een belangrijk aandachtspunt is voor ontwerp en veiligheid.
Welke factoren bepalen hoe hard je de knal hoort
Niet elke sonische boom klinkt even luid. Hoe heftig de knal is, hangt onder andere af van de hoogte waarop het object vliegt, de snelheid, de vorm van het toestel en de atmosfeer. Hoe dichter bij de grond en hoe sneller het object, hoe sterker de drukgolf op het aardoppervlak aankomt. Ook de aerodynamische vorm speelt mee: scherpe, gestroomlijnde vormen verdelen de druk beter, terwijl stompe vormen vaak een krachtigere drukgolf veroorzaken.
Waarom je een sonische boom op de grond kunt voelen
Een sonische boom is niet alleen hoorbaar, maar soms ook voelbaar als trilling in ramen of gebouwen. Dat komt doordat de drukgolf die het vliegtuig achterlaat een korte, maar duidelijke verandering in luchtdruk veroorzaakt wanneer die over je heen trekt. Ramen kunnen daardoor even rammelen en loszittende voorwerpen kunnen bewegen. In de luchtvaart gelden daarom strikte regels waar en wanneer supersonisch gevlogen mag worden, om overlast en mogelijke schade aan gebouwen zoveel mogelijk te beperken.
