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
אף יצור אינו חי לבד. כל אחד ואחת מאכלס באזורים שונים בגופו מספר גדול של…
סיפורנו מתחיל בבית חולים אחד באזור שיקגו. אדם בשם אריק וולדרידג' מתקין מכונת דימות מגנטי…
לפי דוח של ארגון הבריאות העולמי (WHO), שיעורי הדיווח על מחלת החצבת הגיעו לשיא ב-2017,…
בכדי לדבר על זכרונות מבוססי סיליקון, יש להבין תחילה מהם טרנזיסטורים. טרנזיסטורים הם הרכיבים האלקטרוניים…
כנראה שלמדתם על בשרכם שנדודי שינה יכולים להיות לא נעימים. אולם, אצל החולים במחלה הגנטית…
כולנו למדנו מתישהו שטמפרטורת הרתיחה של מים היא בערך 100 מעלות צלזיוס. לכן, אין זה…
בקטנה: הקרב נגד נגיף ה-HIV הוא קשה במיוחד מפני שהוא פועל ישירות נגד מערכת החיסון…
לדיווח הראשוני שלנו התזמון לא היה אקראי. יומיים לאחר שהטיל חה את הפצצה, הוא עלה…
בחודש מאי התקיים בפירנצה כנס מדעי חגיגי במלאת 50 שנה להולדתה של תורת המיתרים. תורת…
דמו את עצמכם נוסעים בג'יפ במדבר, ונותר לכם דלק לקילומטר אחד. באילו מקומות תוכלו לבקר?…
לטריטון הספרדי (Pleurodeles waltl), דו-חי בעל זנב שמקורו בחצי האי האיברי ובצפון מרוקו, יש מנגנון…
סלחו לנו על הדרמתיות אך ככל הנראה קמנו הבוקר לעולם חדש. עולם בו יחד איתנו,…
כל מטוסי הנוסעים היום טסים במהירויות תת-קוליות משיקולי דלק ורעש, למרות שיש נסיונות להחיות את…
נגיפים (וירוסים) ביולוגיים בנויים מ״קופסית מגן״ שעשויה מחלבונים, ובתוכה יש DNA או RNA. אלה מהווים…
יובל מדמון-בוטבול שלם ישבה בתחנת אוטובוס בירושלים כשהיא עסוקה בטלפון, ולפתע ראתה גמל שלמה שיושב…
אהרון קלוג נפטר ב- 20 בנובמבר, בגיל 92, בביתו שבקיימברידג', אנגליה. הוא הותיר אחריו אישה,…
כבר בימי קדם הבינו בני האדם שיש להיפטר באופן מסודר מהצואה והשתן (להלן: קקי ופיפי)…
אנטיביוטיקה היא קבוצה של חומרים המיוצרים על-ידי מיקרואורגנימים שונים (בעיקר חיידקים ופטריות) הקוטלים מיקרואורגניזמים אחרים.…
השימוש באפליקציית ווייז הפך לישראלים ובכל רחבי העולם, כמעט לאוטומטי כשאנחנו נכנסים לרכב. קשה לדמיין…
בקטנה: מזה כמה עשורים מכון מחקר ברוסיה מביית שועלים כדי לחקור את תהליך הביות ואת…