..       Как видим, звук является основной преградой для полета самолетов как со звуковой, так и сверхзвуковой скоростью. Так ли это? Давайте разберемся, что реально происходит при дозвуковой и звуковой скорости полета? При дозвуковой скорости полета самолет, как бы врезаясь в воздушную среду, будет раздвигать воздух по сторонам, который, обтекая его конструктивные элементы, обеспечит ему как подъемную силу, так и управляемость полетом. При этом, воздушная среда, как бы расступаясь перед самолетом, не оказывает большого препятствия полету. Следовательно, тяги поршневого двигателя вполне достаточно для полета с таким сопротивлением воздушной среды. В установившемся полете сила сопротивления воздуха и сила тяги — эквивалентны. Если пилот увеличивает тягу и сохраняет постоянной высоту, то тяга превосходит сопротивление воздуха и самолет ускоряется. При этом, сопротивление воздуха довольно быстро увеличивается и вновь уравновешивает тягу. Самолет стабилизируется на постоянной, но более высокой скорости. Такое увеличение скорости, будет продолжаться до тех пор, пока сила тяги мотора будет превосходить силу сопротивления (лобовое сопротивление) воздушной среды. При дозвуковой скорости полета, когда самолет своими конструктивными элементами раздвигает воздух, мы будем слышать только звук работающего двигателя. Практически, дозвуковой самолет может в горизонтальном полете развить скорость до 800 км/ч. А что будет происходить при достижении самолетом звуковой и сверхзвуковой скорости? Для того чтобы ответить на этот вопрос рассмотрим такое явление как взрыв. Взрыв — это быстропротекающий (~10^-5с) физический процесс, где взрывчатое вещество снаряда из твердого агрегатного состояния (почти мгновенно) переходит в газообразное состояние, увеличиваясь в объеме ~ 800 раз. При таком расширении скорость газа в несколько раз превышает скорость звука. Что мы будем при этом наблюдать? Во-первых, расширяющейся газ начнет резко толкать окружающую воздушную среду, возмущая её. И эти возмущения, в виде колебательного движения упругих частиц воздуха (с большой амплитудой), будут распространяться в среде как звуковые волны и восприниматься наблюдателем как взрыв. Во-вторых, расширяющейся газ одновременно начнет двигать перед собой воздушную массу, придав ей сверхзвуковую скорость. Такой скоростной напор воздушной массы, обладающей большой разрушительной силой (подобно урагану), приведет как к разрушению сооружений, так и поражению людей. Как видим, взрыв сопровождается двумя видами движения. Движением без переноса (перемещения) вещества — звуковые волны, и движением (перемещением) воздушной массы со сверхзвуковой скоростью — ударная волна. Исходя из этого, можно ответить и на выше поставленный вопрос, что будет происходить при полете самолета со звуковой и сверхзвуковой скоростью? Если дозвуковой самолет будет приближаться к скорости звука, то это приведет к кардианальному изменению характера обтекания его конструктивных элементов воздушным потоком, то есть произойдет резкий переход (скачок) с обтекания на толкание воздушной массы перед собой. Тупые и утолщенные конструктивные элементы самолета при приближении скорости к скорости звука будут уже не раздвигать воздух, а толкать (двигать) его, подобно взрыву, перед собой, оставляя позади разряженное пространство. Образовавшееся вокруг самолета разряженное пространство приведет, соответственно, к потере управляемости, проявлению, при схлопывании разряженных зон, значительных вибраций и, как следствие, к его разрушению. Дозвуковой самолет не приспособлен устойчиво летать быстрее звука, как бы его ни разгоняли, — он просто потеряет управление и разрушиться. В развитии авиации преодоление так называемого "звукового барьера" представлялось серьезной проблемой. Для её решения потребовалось изменить форму и профиль крыла самолёта, сделать его более тонким и стреловидным. Изменить переднюю часть фюзеляжа, сделав её более заострённой, придав сигарообразную форму. Снабдить реактивными двигателями. Давайте разберемся, что будет происходить при полете такого самолета? При звуковой и сверхзвуковой скорости полета тонкие конструктивны элементы самолета (крылья), рассекая, будут раздвигать воздух, который, обтекая их поверхности, и будет обеспечивать как подъемную силу, так и управляемость полетом. Элементы же с большим миделевым сечением (фюзеляж) будут уже не раздвигать, а толкать (двигать), подобно взрыву, воздушную массу перед собой, возмущая её. Эти возмущения, в виде колебательного движения упругих частиц воздуха (с большой амплитудой), будут распространяться в среде как звуковые волны и, достигнув наблюдателя на земле, будут восприниматься им как взрыв. Такой громоподобный звук будет сопровождать самолет на протяжении всего его полета со звуковой и сверхзвуковой скоростью. Одновременно корпус самолета будет двигать перед собой и воздушную массу (в виде расходящегося конуса), придав ей сверхзвуковую скорость. Такой движущейся конус, являясь фронтом ударной воздушной волны (обладая разрушительным действием), при достижении поверхности земли, может привести (при небольшой высоте полета) как к разрушению сооружений, так и поражению людей. Применение же реактивных двигателей позволяют самолету превосходить силу сопротивление воздушной среды при сверхзвуковых скоростях полета. Как видим, при достижении самолетом звуковой и сверхзвуковой скорости, происходят такие же процессы, как и при взрыве. То есть резкий переход (скачок) с обтекания на толкание воздушной среды будет восприниматься — как взрыв, а перемещение воздушной массы со сверхзвуковой скоростью — как ударная волна. Теперь нам остается разобраться, что за "барьер" преодолевает самолет при достижении им скорости звука? Известно, что все тела испытывают силу сопротивления той среды, в которой движутся. Сила сопротивления воздуха в большей мере зависит от скорости полета (пропорционально квадрату скорости), а также от формы тела, и плотности воздуха. Зная, что при взаимодействии двух материальных тел, в данном случае самолета и воздушной среды, они будут действовать друг на друга с силами, равными по величине и противоположными по направлению. То есть если конструктивные элементы самолета будут оказывать силовое действие на воздушную среду, то и воздушная среда будет оказывать на конструктивные элементы такое же силовое противодействие. Это закон равенства действия и противодействия (третий закон Ньютона). Следовательно, при увеличении скорости полета тяга двигателя самолета должен постоянно превосходить сопротивление воздушной среды. При этом, противодействие среды (пропорционально квадрату скорости) довольно быстро будет возрастать и уравновешивать тягу. В установившемся полете сила действия и противодействия — эквивалентны. От противодействия невозможно избавиться, как например "проколов", пройти сквозь него. Противодействие можно только превзойти (но не пройти сквозь него) силой движущегося тела. Исходя из вышеизложенного следует, что "звукового барьера" как такового, который "проколов" можно преодолеть, в Природе не существует. Существует (при взаимодействии тел) закон действия и противодействия, то есть третий закон Ньютона. А теперь, для примера, рассмотрим, что будет происходить при сверхзвуковом полете самолета в среде с постоянно увеличивающейся плотностью. С увеличением плотности будет увеличиваться (кроме роста температуры) и сопротивление воздушной среды, то есть сила противодействия. И наступит такой момент, когда лобовое сопротивление (давление) воздуха превысит предел прочности конструктивных элементов самолета и он начнет разрушаться. Этот пример приведен для того чтобы объяснения главную загадку взрыва Тунгусского метеорита в воздухе. Тунгусский метеорит, по предположению ученых, представлял собой бесформенную глыбу космического льда диаметром ~ 300 метров, вошедшую в атмосферу Земли со скоростью в десятки раз превышающую скорость звука. При входе в атмосферу Земли перед метеоритом образовалось, как противодействие, лобовое сопротивление (давление) воздушной среды, величина которого, при входе в более плотные слои атмосферы, возросло (пропорционально квадрату скорости) на столько, что оно значительно превысило предел прочности льда на сжатие, что было равносильно столкновению с землей. В результате чего, на высоте ~ 5 км, глыба льда взорвалась, подобно термоядерному взрыву большой мощности, со всеми вытекающими из этого последствиями. Подводя итоги можно сказать, что основным препятствием при движении материальных тел является не звук, а сопротивление воздушной среды, то есть её противодействие, определяемое третьим законом Ньютона. 3. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА Рассмотрим такого явления природы, как эффект Доплера. В существующем понимании, эффе́кт До́плера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения и/или движения наблюдателя (приёмника). То есть если ис­­точник догоняет испускаемые им волны, то длина волны уменьшается (рис. 2б, справа), при удалении ­­— увеличивается (рис. 2б, слева), [Кухлинг, 1982, 254]. Объясняют это тем, что в процессе своего движения, например автомобиля, он "догоняет" испущенные ранее им волны. Следовательно, наблюдатель у дороги заметит большее число волновых гребней, проходящих мимо него в единицу времени, и для него частота звука будет выше. А волны, распространяющиеся позади автомобиля, будут дальше отстоять друг от друга, поскольку автомобиль как бы "отрывается" от них. Следовательно, мимо наблюдателя, находящегося позади автомобиля, пройдет меньшее количество волновых гребней, и высота звука будет ниже (Рис. 2).

Так ли это? Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим, как протекает процесс распространения волн (возмущений) на поверхности воды. Так, круги от брошенного в спокойную воду камня расходятся кругами с одинаковым расстоянием между гребнями волн. Это можно представить, как распространение звукового сигнала стоящего автомобиля (см. рис. 2а). Но как будет обстоять дело в движущейся воде. По логике, волны от камня, брошенного в воду быстрой реки, должны иметь разную длину волны. Те волны, которые распространяются от центра возмущения по течению реки, должны быть растянуты и иметь большую длину, а волны распространяющиеся против течения ­­— сжаты (Рис. 3).

В действительности такой процесс протекает не так. Волны, от брошенного камня даже в самую быструю реку, получаются строго круговыми ­­— совершенно такие же, как и в стоячей воде, с неизменной длиной. Почему? Потому что на поверхности быстрой реки круги со своим центром возмущения перемещаются со скоростью течения воды, оставаясь строго круговыми [Перельман, 2009, 273]. Это можно наглядно проследить на таком примере. Если вы бросите в быстро текущую реку, например, теннисный мяч, то он, как центр возмущения и образования волн, будет перемещаться вместе (оставаясь всегда в центре) с образованными им круговыми волнами. При этом, никакого сжатия и расширения волн в текущей воде наблюдаться не будет. Можете убедиться в этом сами, выполнив такой эксперимент. И, наверное, глядя на рис. 3 вы можете теперь определить в чем ошибка. Да, на рисунке показано, что волны "плывут" по течению, а центр возмущения (мяч), образовавший волны, как привязанный,стоит на месте. А как будут распространяться возмущения на поверхности воды при движении самого источника волн? Представьте, что вы плывете на лодке и бросаете в воду камни с частотой 2 Гц. На поверхности воды вы будете наблюдать ( совершенно независимое от движения источника) последовательное образование центров возмущения с частотой 2 Гц со строго расходящимися от них круговыми волнами. И если лодка будет догонять ранее образованные волны, то она будет, просто, раздвигать их корпусом, не сжимая и не растягивая их. То же самое будет происходить и со звуковыми волнами. Если неподвижный источник звука (стоящий автомобиль) будет возмущать среду, например, с частотой 100 Гц, то от каждого центра возмущения будут последовательно распространяться звуковые волны, оставаясь строго сферическими, как и круги на воде. При перемещении источника звука (движущийся автомобиль), например, со скоростью 30 м/с и с той же частотой возмущения среды (100 Гц), то через определенный промежуток времени и, следовательно, определенное расстояние (0,3 м) он будет возмущать среду (как и камни, бросаемые с плывущей лодки), где от каждого центра возмущения (совершенно независимо от движения источника) будут последовательно распространяться звуковые волны, оставаясь строго сферическими. То есть звуковые волны испущенные источником и распространяемые в воздушной среде невозможно ни сжать ни растянуть, как и волны распространяемые на поверхности водной среды. К тому же, существует ошибочное представление, что если автомобиль "догоняет" ранее испущенные им волны, то длина волны уменьшается, то есть он как бы сжимает их. Но ведь для того чтобы догнать волны автомобиль должен двигаться со сверхзвуковой скоростью, что само по себе абсурдно. А как тогда, спросит читатель, можно объяснить существующее представление об изменении высоты звука, при движении источника относительно наблюдателя (слушателя), который становится выше если источник приближается к наблюдателю (слушателю) и ниже при удалении? Как мы знаем, основными физическими параметрами, характеризующими звук, являются частота и амплитуда звуковых колебаний. Частота колебаний определяет высоту звука, а амплитуда ­­— ­­ силу звука, то есть громкость. Здесь следует отметить, что не существует частоты без амплитуды, как амплитуды без частоты звуковых колебаний. Они не существуют раздельно, то есть сами по себе. При этом, частота звуковых колебаний (центров возмущения) от "рождения" звука и до его затухания остается неизменной, совершенно независимой от движения источника. А так как высота и сила (громкость) звука неразрывно связаны между собой, то уменьшение громкости звука ошибочно воспринимается, как изменение высоты, то есть частоты центров возмущения. Установлено, что расстояние, на котором источник громкости звука почти не слышен ­­— обычно составляет 100 м (если есть преграды) и до 300...800 м (на открытой местности). Интенсивность затухания (коэффициент поглощения) звука при нормальном атмосферном давлении и температуре ­­— приблизительно от 10 до 20 дБ на каждые 100 метров. А вот эксперимента, реально показывающего на какую величину изменяется высота звука в зависимости от движения источника и расстояния, кроме сомнительных экспериментов ощущения на слух, вы нигде не найдете. Подводя итоги вышеизложенного дадим определение эффекту Доплера. Эффект Доплера — это изменение амплитуды звуковых колебаний по мере их распространения в среде. Рассмотрим еще одно явление природы - красное смещение. Красное смещение для галактик было обнаружено американским астрономом Весто Слайфером в 1912­­—1914 годах. В 1929 году Эдвин Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для ближних, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон Хаббла). В настоящее время красное смещение представляется, как увеличение длины волны электромагнитного излучения, вызванное либо удалением источника, то есть движением в пространстве (эффект Доплера), либо расширением (раздуванием) пространства Вселенной, где источники удаляются друг от друга и, в частности, от нашей Галактики (космологическое красное смещение). Вначале рассмотрим красное смещение, связанное с движением в пространстве. Если источник света движется к наблюдателю, то длина электромагнитной волны уменьшается (волны сжимаются) и это воспринимается как ­­«­­синее смещение­­». Если же источник и наблюдатель удаляются друг от друга, длина волны увеличивается (волны растягиваются) и это воспринимается как ­­красное смещение­­» (рис. 4).

Так ли это? Для того чтобы ответить на этот вопрос надо знать, что в реальности представляет свет. Свет — это электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (7,5·10^14...4,3·10^14 Гц). А волны — изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде (Чертов, 1990, 147). Все волны независимо от их природы (в том числе и электромагнитные волны) распространяются только в среде (эфире). Без среды волны не существуют, как не существуют водяные волны без воды, а звуковые волны без воздушной среды. О существовании среды Вселенной подробно описано в статьях "Среда Вселенной" и "Движение материи Вселенной" А.А. Брайченко. Следовательно, для света должны существовать как источник, так и среда. В данном случае источником света являются галактики (звезды), а эфиром — электромагнитная фотонная среда. Существование фотона (электромагнитных частиц) как в состоянии покоя, так и движения описывается в статье "Происхождение Вселенной" А.А. Брайченко. А так как все тела, имеющее температуру выше абсолютного нуля, начинают излучать фотоны то, следовательно, галактики, состоящие из скоплений сотен миллиардов звезд, также излучают фотоны, в том числе и с частотой видимого света. Испущенные источником света фотоны, как электромагнитные частицы, возмущают окружающую среду и эти возмущения в виде электромагнитных волн распространяются в этой среде с конечной скоростью. Здесь следует отметить, что частота и амплитуда колебаний электромагнитных волн, как и звуковых волн, неразрывно связаны друг с другом. Нет частоты без амплитуды, как и амплитуды без частоты колебаний (возмущений). В данном случае частота характеризует цвет, а амплитуда – силу света (яркость). Частота от рождения и до затухания света не меняется, а амплитуда с прохождением светом огромных расстояний (из-за сопротивления среды) постепенно затухает, соответственно, уменьшается и интенсивность волны. Исходя из вышеизложенного, давайте разберемся, почему красное смещение для далеких галактик больше , чем для ближних? Физики объясняют это тем, что ближние галактики, удаляясь от наблюдателя и пройдя, сравнительно, небольшое расстояние – "растянули" волны на небольшую величину, и это воспринимается как небольшое красное смещение. Далекие же галактики, пройдя огромные расстояния, "растянули" волны значительно больше, следовательно, это воспринимается уже как большое красное смещение. Что же происходит в действительности? Каждая галактика — это мощный источник испускания фотонов. Испущенные фотоны воздействуя на окружающую среду Вселенной возмущают её, и эти возмущения в виде волн света распространяются в этой среде, перенося действие без переноса вещества, доставляя нам информацию о существовании галактик. Преодолевая огромные расстояния от источника (галактик) до наблюдателя световые волны, испытывая сопротивление среды, постепенно затухают, подобно затуханию звуковых волн. Например, ближние галактики можно наблюдать невооруженным глазом, так как свет, проходя сравнительно небольшие расстояния, теряет небольшую часть своей "энергии" (уменьшение амплитуды и интенсивности), что воспринимается, как небольшое красное смещение. Удаленные же галактики невооруженным глазом почти не видны, потому что свет, проходя огромные расстояния, теряет значительную часть своей "энергии" (значительное уменьшение амплитуды и интенсивности). Следовательно, чем большее расстояние проходит свет, тем заметнее его затухание и это воспринимается как большое красное смещение. Как видим, причиной красного смещения является не изменение длины, а изменение амплитуды волны, величина затухания которой зависит от пройденного светом расстояния в электромагнитной среде, следовательно, красное смещение будет больше для далеких галактик, чем для ближних. Теперь рассмотрим космологическое красное смещение? В существующем понимании космологическое красное смещение вызвано расширением (раздуванием) самого пространства, которое в буквальном смысле растягивает длину световой волны, движущейся от нас галактики. Чем длиннее время путешествия света, тем больше растягивается его длина волны. Физики пытаются объяснить феномен красного смещения звезд, как результат "Большого взрыва" , который придал звездам движение в направлении от центра Вселенной наружу. Следовательно, красное смещение происходит, когда, согласно эффекту Доплера, длина волн света увеличивается из-за того, что звезды разбегаются. Иначе. Космологическое красное смещение рассматривается, как удаление источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, то есть как расширение Метагалактики. Если за время распространения света, идущего от далеких галактик, пространство расширилось в два раза, то и длина волны должна увеличиться в два раза. Приводится такой пример. Представьте себе сплошной резиновый шар, который мы каким-нибудь спо­собом равномерно растягиваем (раздуваем) по всем направлениям. В какой бы точке этого шара ни находился наблюдатель, в центральной или любой иной, ему будет казаться, что все остальные точки шара от него удаляются, причём со скоростями, пропорциональными их расстояниям Раздувающийся воздушный шар – старая аналогия расширения Вселенной. Галактики, расположенные на поверхности шара, неподвижны и размеры их не увеличиваются, поэтому испускают свет одинаковой длины волны. Но поскольку пространство, которое свет пересекает, расширяется (раздувается) и расстояние между галактиками увеличивается, то волны постепенно краснеют (рис. 5).

Вот так в наши дни представляется космологическое красное смещение. Невероятность такого явления заключается в том, что невозможно даже представить, чтобы волны, испущенные источником, растягивались, как меха у гармони, а пространство ­­— раздувалось, как резиновое изделие. Невероятным также выглядит и то, что при раздувании пространства плотность вещества Вселенной остается практически постоянной, а это противоречит здравому смыслу. А тогда как, спросит читатель, можно объяснить такое явление? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего познать, а как возникла сама Вселенная? О том, как возникла Вселенная подробно изложено в статье "Происхождение Вселенной" А.А. Брайченко. Здесь следует только напомнить, что Вселенная состоит из материи абсолютно стабильных, а следовательно, несотворимых и неуничтожимых, вечных и бесконечных разноименных электрических зарядов, названных ­­— электроном и позитроном. Такая бесконечная материя Вселенной существует в виде электронно­­­­­­­­­-позитронной среды или, вернее, плазмы при температуре абсолютного нуля. Вселенная, где абсолютно отсутствует движение и взаимодействие электрических зарядов, представляет собой Вселенную покоя или начальную Вселенную. Произошедшее, приблизительно 15 миллиардов лет назад, возмущение среды привело к цепной реакции объединения электронов с позитронами, как разноименных зарядов, с образованием первой частицы Вселенной — фотона. Начало объединения электрона с позитроном — явилось и началом зарождения наблюдаемой нами Вселенной, где материя разноименных электрических зарядов из состояния покоя переходит в состояние движения. При этом, строго соблюдается всемирный закон сохранения, то есть сколько материи было в состоянии Вселенной покоя столько её перешло и во Вселенную движения, что обеспечивает сохранение постоянной плотности вещества (среды). Образующиеся из материи разноименных электрических зарядов — фотоны, существуют уже во Вселенной, как электромагнитная фотонная среда, в которой постоянно образуется вещество (в основном водород), из которого формируются все новые и новые галактики. Как видим, никакого раздувания или растягивания пространства Вселенной нет и не может быть. Просто материя из одного состояния переходит в другое, то есть из состояния покоя в движение. Это, как ночь, отступая, переходит в день (рис. 6).

Значит, скажет читатель, раздувания или растяжения пространства нет, а тогда, как можно объяснить разбегание галактик друг от друга, в том числе и от нас (нашей Галактики)? Наблюдения за галактиками показывают, что они расположены практически в одном и том же месте, как и тысячи лет назад. Тогда, что же происходит с галактиками? Рассмотрим условно изображенные схемы, иллюстрирующие изменения состояния галактик с течением времени (рис. 7 и 8).

На рис.7 иллюстрируется состояние галактик в начале наблюдения, где прямые линии АВ, АС, АD ­­— это расстояния от внешних оболочек галактик 1, 2 и 3 до наблюдателя, находящегося на Земле, а FH, KL, MN ­­— расстояния между галактиками. С течением времени галактики (спиральные, шаровые и др.) эволюционируя, сжимаются вокруг своего центра (ядра) [3], и будут выглядеть так, как показано на рисунке 8.

Расстояния ­­«ab, ad, ac­­» от галактик до наблюдателя и расстояния ­­«rl, fh, mn­­» между галактиками стали значительно больше, что связано с их сжатием вокруг своего центра, а это воспринимается как их разбегание, то есть как космологическое красное смещение. Как видим, космологическое красное смещение не связано с "раздуванием" пространства Вселенной, которое само по себе абсурдно, а связано с эволюцией галактик, сжатие которых, возможно, происходит со скоростью, установленной постоянной Хаббла. Заключение. В статье показана реальная картина проявления звукового барьера. Раскрыта тайна сверхзвукового взрыва. Объяснена реальная причина проявления эффекта Доплера и объяснено, почему красное смещение для далеких галактик больше, чем для ближних. Раскрыта тайна космологического красного смещения, не связанная с ­­«раздуванием­­» пространства Вселенной.