Una sorgente puntiforme che emette fronti sferici aumentando la sua velocità linearmente con il tempo. Per brevi periodi l’effetto Doppler è visibile. Quando v = c, il boom sonico è visibile. Quando v> c, il cono Mach è visibile.
Il suono di un boom sonico dipende in gran parte dalla distanza tra l’osservatore e la forma dell’aeromobile che produce il boom sonico. Un boom sonico è di solito sentito come un profondo doppio “boom” come l’aereo è di solito una certa distanza., Il suono è molto simile a quello delle bombe di mortaio, comunemente usate nei fuochi d’artificio. È un malinteso comune che solo un boom viene generato durante la transizione da subsonica a supersonica; piuttosto, il boom è continuo lungo il tappeto del boom per l’intero volo supersonico. Come dice un ex pilota del Concorde, ” In realtà non si sente nulla a bordo. Tutto quello che vediamo è l’onda di pressione che si muove verso il basso l’aereo-dà un’indicazione sugli strumenti. Ed è quello che vediamo intorno a Mach 1. Ma non sentiamo il boom sonico o qualcosa del genere., È un po ‘ come la scia di una nave – è dietro di noi.”
Nel 1964, la NASA e la Federal Aviation Administration iniziarono i test del boom sonico di Oklahoma City, che causarono otto boom sonici al giorno per un periodo di sei mesi. Dall’esperimento sono stati raccolti dati preziosi, ma 15.000 reclami sono stati generati e alla fine hanno coinvolto il governo in una causa legale collettiva, che ha perso in appello nel 1969.
I boom sonici erano anche un fastidio nella Cornovaglia settentrionale e nel Devon settentrionale nel Regno Unito poiché queste aree erano al di sotto della traiettoria di volo del Concorde., Le finestre sarebbero sonaglio e in alcuni casi il “torching” (che punta sotto le ardesie del tetto) sarebbe sloggiato con la vibrazione.
C’è stato un recente lavoro in questo settore, in particolare sotto i tranquilli studi sulla piattaforma supersonica di DARPA. La ricerca da parte di esperti di acustica nell’ambito di questo programma ha iniziato a guardare più da vicino la composizione dei bracci sonori, incluso il contenuto di frequenza. Diverse caratteristiche del tradizionale boom sonico ” N ” wave possono influenzare quanto forte e irritante può essere percepito dagli ascoltatori a terra., Anche forti onde N come quelle generate dal Concorde o dagli aerei militari possono essere molto meno discutibili se il tempo di salita della sovrapressione è sufficientemente lungo. È emersa una nuova metrica, nota come loudness percepito, misurata in PLdB. Questo tiene conto del contenuto di frequenza, del tempo di salita, ecc. Un esempio ben noto è lo schiocco delle dita in cui il suono” percepito ” non è altro che un fastidio.
La gamma di energia del boom sonico è concentrata nello 0.,gamma di frequenza 1-100 hertz che è considerevolmente inferiore a quella degli aerei subsonici, degli spari e della maggior parte del rumore industriale. La durata del boom sonico è breve; meno di un secondo, 100 millisecondi (0,1 secondi) per la maggior parte degli aerei da combattimento e 500 millisecondi per lo space shuttle o il Concorde jetliner. L’intensità e la larghezza di un percorso del braccio sonico dipendono dalle caratteristiche fisiche dell’aeromobile e dal modo in cui viene utilizzato. In generale, maggiore è l’altitudine di un aereo, minore è la sovrapressione sul terreno., Una maggiore altitudine aumenta anche la diffusione laterale del braccio, esponendo un’area più ampia al braccio. Le sovrapressioni nell’area di impatto del boom sonico, tuttavia, non saranno uniformi. L’intensità dell’asta è più grande direttamente sotto la traiettoria di volo, indebolentesi progressivamente con la maggior distanza orizzontale a partire dalla pista di volo dell’aeromobile. La larghezza del terreno dell’area di esposizione del braccio è di circa 1 miglio di statuto (1.,6 km) per ogni 1.000 piedi (300 m) di altitudine (la larghezza è circa cinque volte l’altitudine); cioè, un aereo che vola supersonico a 30.000 piedi (9.100 m) creerà una diffusione del braccio laterale di circa 30 miglia (48 km). Per il volo supersonico costante, l’asta è descritta come un’asta del tappeto poiché si muove con l’aereo mentre mantiene la velocità e l’altitudine supersoniche. Alcune manovre, immersioni, accelerazione o tornitura, possono causare la messa a fuoco del braccio. Altre manovre, come la decelerazione e l’arrampicata, possono ridurre la forza dello shock. In alcuni casi le condizioni meteorologiche possono distorcere i boom sonici.,
A seconda dell’altitudine dell’aereo, i bracci sonici raggiungono il suolo da 2 a 60 secondi dopo il sorvolo. Tuttavia, non tutti i bracci si sentono a livello del suolo. La velocità del suono a qualsiasi altitudine è una funzione della temperatura dell’aria. Una diminuzione o un aumento della temperatura si traduce in una corrispondente diminuzione o aumento della velocità del suono. In condizioni atmosferiche standard, la temperatura dell’aria diminuisce con l’aumento dell’altitudine. Ad esempio, quando la temperatura del livello del mare è di 59 gradi Fahrenheit (15 °C), la temperatura a 30.000 piedi (9.100 m) scende a meno 49 gradi Fahrenheit (-45 °C)., Questo gradiente di temperatura aiuta a piegare le onde sonore verso l’alto. Pertanto, affinché un braccio raggiunga il suolo, la velocità dell’aeromobile rispetto al suolo deve essere maggiore della velocità del suono al suolo. Ad esempio, la velocità del suono a 30.000 piedi (9.100 m) è di circa 670 miglia all’ora (1.080 km/h), ma un aereo deve viaggiare almeno 750 miglia all’ora (1.210 km/h) (Mach 1.12, dove Mach 1 è uguale alla velocità del suono) per un boom da ascoltare a terra.
Anche la composizione dell’atmosfera è un fattore., Variazioni di temperatura, umidità, inquinamento atmosferico e venti possono tutti avere un effetto su come un boom sonico viene percepito sul terreno. Anche il terreno stesso può influenzare il suono di un boom sonico. Superfici dure come cemento, pavimentazione e grandi edifici possono causare riflessi che possono amplificare il suono di un boom sonico. Allo stesso modo, i campi erbosi e il fogliame abbondante possono aiutare ad attenuare la forza della sovrapressione di un boom sonico.
Attualmente non esistono standard accettati dal settore per l’accettabilità di un boom sonico., Tuttavia, il lavoro è in corso per creare metriche che aiuteranno a capire come gli esseri umani rispondono al rumore generato dai boom sonici. Fino a quando tali metriche possono essere stabilite, sia attraverso ulteriori studi o test di sorvolo supersonico, è dubbio che verrà emanata una legislazione per rimuovere l’attuale divieto di sorvolo supersonico in atto in diversi paesi, compresi gli Stati Uniti.