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

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 דמיוני שעוצמת גלי הקול בגבולותיו גבוהה במיוחד. הבום נשמע באוזני הצופה כשגבולות החרוט חוצים את מיקומו

משמאל, מטוס שנע במהירות תת-קולית לא יוצר בום על-קולי. מימין, מטוס שנע במהירות הקול יוצר גל הלם. צופה ישמע את הבום העל-קולי כאשר המטוס יחלוף מעליו

מטוס (או חפץ אחר) שעובר דרך האוויר גורם לשינויי לחץ הנובעים מגלי קול שמתפשטים לכל הכיוונים במהירות הקול. 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.

עבור מטוס שטס בדיוק במהירות הקול, הבום יישמע מתחתיו, כלומר אדם שניצב על הקרקע ישמע את הבום ברגע שהוא יראה את המטוס חולף מעליו. עבור מטוס שמהירותו גבוהה יותר, הבום יישמע זמן קצר לאחר שהמטוס יעבור מעל לצופה.

מאחורי מטוס שנע במהירות על-קולית ניתן לשרטט חרוט דמיוני המתאר את התחום שבו ניתן לשמוע את גלי הקול שמקורם במטוס. 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 הציבור

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 הרתעה מול אויבותיה במדינות ערב החל משנות ה-60. 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. בינואר 1970 ביצעו שני פאנטומים בום על-קולי מעל דמשק, כאות אזהרה לסורים, וכך גם בשנת 2003 וב-2006. בשנות ה-2000 השתמש צה"ל באמצעי זה גם להרתעה מול ארגוני הטרור ברצועת עזה.‏

ראו גם

• מחסום הקול
• מספר מאך
• גל הלם
• התעבות סביב כלי טיס

קישורים חיצוניים

• הדמיה של יצירת בום על-קולי
• פליקס פריש, טייסת מטוסי קרב קורקעה בעקבות 'בום על קולי', באתר ynet‏, 5 בנובמבר 2002
• דוידסון אונליין - מאגר מדע: כיצד נוצר בום על קולי? סרטון עם הסברים.