Это необычное явление представляет собой пасмурный конус, образующийся вокруг самолета, парящего на околозвуковой скорости. Известное как сингулярность Прандтля-Глоерта (Prandtl–Glauert), это необычное явление принуждает поднять брови от удивления. Но как это происходит?
Фото: Flickr / Marcos Vasconcelos Photography
Фото: Credit Wikimedia
Фото: Flickr / Phoenix
Конус из пара создается не в тот момент, когда нарушается барьер скорости звука. Его возникновение также нередко ассоциируется со звуковым хлопком, что ошибочно. Реактивные движки могут создавать сингулярность на скорости взлета. Это соединено с тем, что во входном отверстии мотора низкое давление, а лопасти винтов работают на околозвуковой скорости, чего же недозволено сказать о самом тс.
Фото: Flickr / MrBigDog2K
Фото: Flickr / MrBigDog2K
Фото: Flickr / MrBigDog2k
У сингулярности Прандтля–Глоерта есть несколько заглавий – мы уже называли ее пасмурным конусом. В числе остальных заглавий: ударный воротник, ударное яйцо. Ее даже в шуточку именуют реактивным самолетом в пачке. Математическая сингулярность в аэродинамике может показаться не самым увлекательным предметом, но наука, стоящая за сингулярностью, интересна.
Фото: Flickr / kbaird
Фото: Wikimedia
Для начала представьте для себя объект, который движется с околозвуковой скоростью. Околозвуковая скорость различается от скорости звука. Звуковой барьер преодолевается на скорости 1235 км/час. Околозвуковая скорость быть может ниже, равной, либо выше скорости звука и варьируется от 965-1448 км/час. Таковым образом, сингулярность может появиться, когда самолет движется со скоростью, наименьшей скорости звука, либо даже равной либо выше звукового барьера.
Фото: Flickr / Soesbeek
Фото: Flickr / dbking
Фото: Flickr / Chockage
Но для возникновения конуса звук весьма важен – он является одним из 2-ух нужных критерий, сочетание которых делает конус видимым для нас. Форма конуса вызвана источником звука — в случае с реактивным самолетом крайний движется резвее, чем производимые им звуковые волны. Предпосылкой сингулярности является волновая природа звука.
Фото: Wikimedia
Фото: Flickr / Don Solo
Снова же, задумайтесь о самолете как о источнике волн, а звук – это гребень волны, много волн. Гребни звуковой волны похожи на серию либо оболочку, состоящую из перекрывающихся кругов. Когда волны перекрывают друг дружку, оболочка образует форму конуса – а его верхушка является источником звука. Пока что невидимого. Это ударная волна, но не таковая, какой мы ее знаем.
Фото: Flickr / Just Bryan
Фото: Flickr / Just_Bryan
Фото: Flickr / Just_Bryan
Чтоб сингулярность Прандтля-Глауэрта стала видна людскому глазу, необходимо очередное условие — влажность. Когда влажность довольно высока, воздух вокруг конуса конденсируется и образует скопление, которое мы можем созидать. Как давление воздуха нормализуется, скопление рассеивается. Потому сингулярность нередко наблюдается на самолетах, парящих над океаном в летнюю пору – сочетание воды и тепла делает требуемый уровень влажности, довольно высочайший, чтоб сформировать скопление.
Фото: Flickr/ Genthar
Фото: Flickr / Genthar
Тут можно повредить очередной миф. Некие подразумевают, что сингулярность Прандтля-Глоерта вызвана сжиганием реактивного горючего. Вас можно осознать, если вы считали, что этот след – странноватые облака, которые похожи на следы конденсированного водяного пара, делается движками самолета. Но это не так. Водяной пар уже есть – он в воздухе, еще до того, как самолет пройдет через него.
Фото: Wikimedia
Следует также упомянуть о давлении воздуха. Когда самолет движется с околозвуковой скоростью, образующееся вокруг него давление воздуха именуется N-волной. Если б вы могли замедлить ударную волну, вы могли бы узреть главную составляющую сжатия. Это лишь начало. Горизонтальная косая черта возникает, когда давление понижается, и обычное давление окружающей среды сформировывает последнюю линию N.
Фото: Flickr / seanmcne
Фото: Flickr / Don Solo
Эффект сингулярности не ограничивается реактивными самолетами. Ее нередко можно созидать при запуске галлактических челноков, когда корабль начинает двигаться на околозвуковой скорости. Обычно это происходит приблизительно через 25 секунд опосля взлета. Ученые, наблюдавшие ядерные тесты в 1940–х годах, также стали очевидцами сингулярности Прандтля-Глоэрта, хотя и окрестили ее облаком Вильсона.
Фото: Wikimedia
Сингулярность названа в честь 2-ух выдающихся ученых, посвятивших себя аэродинамике, которые первыми написали о этом явлении. Людвиг Прандтль (Ludwig Prandtl) (1875 – 1953) — германский ученый, узнаваемый тем, что разработал математический анализ, лежащий в базе аэродинамики. Герман Глоерт (Hermann Glauert) (1892-1934) — английский спец по аэродинамике. Он был основным научным сотрудником Царского авиационного общества (Royal Aircraft Establishment) прямо до собственной погибели в катастрофической авиакатастрофе в возрасте 41 года.
Фото: Wikimedia
Желаете веруйте, желаете нет, но вы сами сможете сделать сингулярность Прандтля–Глоерта. Для вас потребуются две вещи: ремень и мокроватый денек. Если вы сможете представить себя Индианой Джонсом и лихо щелкнуть кнутом, то увидите эффект. Когда ремень с треском рассекает воздух, то в том месте, где краешек бича добивается околозвуковой скорости, появляется приметное скопление.
Фото: Wikimedia
Кто бы мог поразмыслить, что математическая сингулярность в аэродинамике быть может так увлекательной?
Источник
(переведено специально для BUGAGA.RU)
