Uçaklar ses hızını aştıklarında neden garip bulutumsu şekil ortaya çıkar?

Bir uçak, uçaktan her yöne yayılan ses üretir. Uçağın önünde yayılan dalgalar, uçağın hareketiyle bir araya toplanır. Uçak ses hızına yaklaştıkça, ses basıncı "dalgaları" havayı sıkıştırarak birbiri üzerine yığılır. Uçağın önündeki hava, uçağın hareketini engelleyen bir kuvvet uygular. Uçak ses hızına yaklaştıkça, uçağın hemen önünde ses dalgaları tarafından oluşturulan bu görünmez basınç bariyerine yaklaşır. Uçağın önündeki sıkıştırılmış hava, uçak üzerinde normalden çok daha büyük bir kuvvet uygular. Bu noktada uçağın aerodinamik sürtünmesinde gözle görülür bir artış olur, dolayısıyla "ses bariyerini" aşma kavramı ortaya çıkar. Bir uçak ses hızını aştığında süpersonik olduğu söylenir.

ABD Donanma Teğmeni John Gay 1999 yılında bir sonik patlamanın (ses duvarının kırılması) şimdiye kadar çekilmiş en iyi görüntülerinden birini yakaladı. Uçak kanatları hem alçak basınç bölgeleri (kaldırma kuvveti nedeniyle) hem de güçlendirilmiş alçak basınç bozuklukları ürettiğinden, özellikle sonik uçuş koşullarında uçağın yakınında büyük alçak basınç bölgeleri bulunur. Düşen basınç havadaki suyu yoğunlaştırarak bir buhar bulutu oluşturur. Jet bu basınç dalgalarını üretirken ve bunların önünde ilerlerken, düşük basınç bölgeleri genellikle jetin burnunun arkasında, kanatlarda ve gövdede en güçlüdür. Uçak hızlanmaya devam ettikçe, buhar bulutu uçağın arkasına doğru daha uzakta görünecektir. Ardından, uçak ses bariyerini aşarken, hava ortaya çıkan şok dalgasıyla yerel olarak bozulur ve yoğunlaşma/buhar bulutu kaybolur. Teğmen Gay fotoğrafını patlama sesini duyduğu anda, bulut kaybolmadan hemen önce çekmiştir. Dolayısıyla, fotoğrafın çekildiği anda F-18 sanki ses duvarını aşıyormuş gibi görünmektedir.

Scientific American