הידעת? "יהלומי גל הלם" הם אזורים בהירים בסילון על קולי, הנוצרים כתוצאה מהבדלי לחץ בין הסילון לסביבתו וגלי הלם המתפתחים בו
התופעה המכונה "יהלומי גל הלם" או "דיסקות מאך" (על שם הפיזיקאי הגרמני ארנסט מאך, שחקר את הזרימה העל קולית וניסח את העיקרון הקרוי על שמו, עליו התבסס אלברט איינשטיין בפיתוח תורת היחסות הפרטית) מופיעה כאשר זרם הסילון של מנוע סילון או מנוע רקטי, שלחצו הסטטי שונה מן הלחץ האטמוספרי המקיף אותו, נע במהירות על קולית.
הלחץ הסטטי הוא זה שהיה נמדד אילו היינו יכולים להניח מד לחץ ברומטרי בתוך הסילון מבלי שזה יועף על ידו. להבדיל ממנו, הלחץ הדינמי הוא זה שהיה נמדד אילו היינו יכולים לעצור את הסילון ולהפוך את האנרגיה הקינטית שלו (הנובעת ממהירותו) ללחץ, והוא כמובן גבוה יותר מהלחץ הסטטי.
כאשר זרם הסילון יוצא מן הנחיר והלחץ האטמוספרי מסביבו גבוה יותר, הסילון מתכווץ כלפי מרכזו. כיווץ זה מטה את כיוון קווי הזרימה כלפי פנים הסילון, חוץ מאשר בקו האמצע שלו, וכך נוצרים גלי הלם (שינויי לחץ בזרימה על קולית) המגדילים את הלחץ בתוך הסילון.
מכיוון שהסילון, גם לאחר פליטתו מן הנחיר, עודנו מכיל מעט דלק וחמצן, הגדלת הלחץ גורמת להצתתם בתוכו (בחתך המינימלי) וכך מופיע ה-"יהלום" הראשון בסילון.
לאחר מכן מתחיל הסילון להתרחב שוב; שינויי הלחץ בעת התרחבותו גורמים להופעת גלי הלם מורכבים נוספים, הנקראים "מניפות פרנדטל-מאייר", הגורמים להתכווצותו החוזרת ולהופעת "יהלום" נוסף במורד הסילון, וכך הלאה הסילון מתרחב ומתכווץ חליפות – עד שהפרשי הלחץ בינו לבין האוויר שסביבו מתקזזים עקב החיכוך הנוצר בשל צמיגות האוויר, והסילון מתמזג עם האוויר שמסביב לו.
כאשר הלחץ האטמוספרי נמוך מלחץ הסילון מתרחשת תופעה דומה, אולם כיוון שהסילון עובר התפשטות לאחר יציאתו מנחיר המנוע ורק אחר כך מתכווץ, ה-"יהלום" הראשון מופיע רחוק יותר במורד הזרם מאשר במקרה הראשון.
הסבר נוסף הכולל ציורים הממחישים את מהלך הזרימה בסילון ניתן לראות ב-(3) ו-(4). בקישורים ב-(7) ניתן לראות מספר תמונות יפות של "יהלומי גל הלם" במטוסי חיל האוויר הישראלי, שצולמו על ידי הצלם ניר בן-יוסף.
מקורות:
- Shock diamond
- Shock Diamonds and Mach Disks
- Exhaust Gases' Diamond Pattern
- Compressible Flow Regimes
- Prandtl–Meyer expansion fan
- The Stunning Beauty of F-15 "Shock Diamonds" in Slo-Mo
- יהלומי גל הלם במטוסי חיל האוויר – מתמונותיו של הצלם ניר בן-יוסף: [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]
עריכה לשונית: שלומי ג'מו
תאריך פרסום
25/12/2017
על המחבר
מה אנחנו רוצים מהשוקולד שלנו? שיהיה כיף לאכול אותו. וביותר פירוט – שיהיה מתוק, אבל…
השתלות איברים הן תהליך מאוד מורכב. המטופל הזקוק להשתלה צריך לחכות לתורם שיתאים לו במספר…
בתחילת המאה ה-20, הפיזיקאים היו די מרוצים מעצמם. מספרים כי ב-1900 הפיזיקאי החשוב הלורד קלווין…
חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת סטנפורד פיתחו שיטה להעריך את גיל מערכת החיסון, המנבאת את מצבו החיסוני…
שלושה סטודנטים עובדים ביחד על משימת הגשה בקורס מתמטי. הם יכולים לחלק את העבודה, כך…
חלקכם מלווים אותנו כבר מעל שש שנים, חלקכם מכירים אותנו חודשים ספורים. כולכם מהווים חלק…
כשהיתה בת 66, ג׳ו קמרון נאלצה לעבור ניתוח במפרק היד. להפתעת הרופאים ג׳ו כלל לא…
מחלת הזיקה, שעוברת בעיקר בעקיצת יתוש, נקשרה למומים מולדים קשים. מחקר שפורסם לאחרונה מראה הדבקה…
בפוסטים קודמים דנו במפץ-הגדול – התאוריה המקובלת אודות התפתחות היקום [1,2]. סיפרנו לכם כיצד ה״סרגל…
נכון, ההתרסקות של בראשית על הירח הלילה הייתה אקורד סיום עצוב, אבל לאיזו סימפוניה נהדרת…
כתבנו בעבר בהרחבה על חורים שחורים [2]. אם לסכם בקצרה, חור שחור הינו גוף אשר…
אחת הטכנולוגיות המתקדמות ברפואה היא שימוש באולטרסאונד-דופלר למדידת מהירות זרימת הדם. טכנולוגיה זו היא מאוד…
שימפנזים, ממש כמונו, הם בעלי חיים חברתיים. הם חיים בהרכב חברתי שנקרא חברה מתפצלת-מתאחדת (Fission-Fusion).…
עוד לא הפסקנו להתרגש מנדידת הפרפרים (שעדיין בעיצומה), וכבר מתרחשת נדידה מרשימה נוספת – נדידת…
בסדרה "החיים", הוצגו כדוריות הדם האדומות כיצורים חמודים שנושאים על גבם בועיות חמצן. בועיות החמצן…
כל אחד חווה לפחות פעם אחת בחייו אהבה, שיברון לב ודיכאון. כעת, חוקרים מהמכון לחקר…
בשבוע שעבר פרסמו חוקרים מהמכון לחקר הגנטיקה האנושית, מאוניברסיטת סנט פטרסבורג, מחקר פורץ דרך בהבנת…
בשבוע שעבר (26.3.19) הוכרז כי פנחס (פּיניֶה) אמִתַּי יזכה בפרס יקיר העיר של עיריית ירושלים…
היום, ביום שבת, ה-30 במרץ, בשעה 20:30 תחל שעת כדור הארץ. בשעה זו נכבה את…
עוד מעט אגיד את התשובה שלי, אבל אני חושבת שאחד מהדברים הנחמדים בויכוח היוקד הזה…