¿Qué es una explosión sónica? ¿Es peligrosa?
Estas explosiones, que provocan las aeronaves ultrasónicas, se oyen cada vez que un objeto rompe la barrera del sonido. He aquí por qué.
Un F-22 Raptor de las Fuerzas Aéreas de EE.UU. realiza un sobrevuelo supersónico sobre la cubierta de vuelo de un portaaviones en el Golfo de Alaska en 2009. Las explosiones sónicas pueden ser producidos por objetos tan pequeños como balas y por fenómenos naturales como erupciones volcánicas. Pero se asocian sobre todo con la aviación.
Si alguna vez oyes lo que parece un trueno, pero no hay ni una nube en el cielo, puede que el origen del ruido sea una explosión sónica.
Una explosión sónica es el ruido creado por un avión u otro objeto cuando supera la velocidad del sonido. Suelen alcanzar los 110 decibelios y son tan fuertes como un trueno o una explosión. Y son cada vez más frecuentes a lo largo de la Costa Espacial de Florida (Estados Unidos) central, ya que SpaceX sigue probando sus cohetes.
En España, de vez en cuando salen noticias sobre sobresaltos entre la población local provocados por maniobras militares o labores de seguridad aérea. "El Ejército del Aire cuenta con tres aeronaves capaces de superar la barrera del sonido de manera habitual: el Northrop F-5M, que alcanza el Mach 1,2, el McDonnell Douglas F-18 Hornet, que alcanza el 1,8, y el Eurofighter Typhoon, que llega a los 2,2 Mach", aseguró en 2021 la fuerza aérea española en su cuenta de Twiter.
Pero, ¿qué causa exactamente una explosión sónica y es peligroso estar cerca de una? Para entenderlo, primero hay que pensar en el aire como si fuera líquido.
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Esta imagen de la NASA muestra la interacción de las ondas de choque (que se oyen como explosiones sónicas) producidas por dos aviones estadounidenses que se desplazan a unos 9 metros de distancia a velocidades supersónicas. La imagen compuesta coloreada se realizó mediante la técnica fotográfica schlieren.
¿Qué causa una explosión sónica?
Las explosiones sónicas pueden ser causadas por objetos tan pequeños como balas y látigos o por fenómenos naturales como erupciones volcánicas, lluvias de meteoritos y terremotos. Pero se asocian sobre todo a los aviones. ¿Por qué?
Cuando un objeto (por ejemplo, un transbordador espacial) acelera a gran velocidad, crea ondas de moléculas de aire y sonido que irradian en todas direcciones, como un guijarro al caer en un lago. Sin embargo, a medida que el objeto acelera, las ondas en el morro de la nave espacial empiezan a amontonarse y a comprimirse en lugar de ondular hacia fuera. Mientras tanto, las ondas de aire y sonido siguen empujando desde los lados y la parte trasera de la nave, como la estela que deja una lancha motora al pasar.
Ahora bien, si la velocidad del vehículo sigue aumentando, acabará sobrepasando la velocidad a la que pueden viajar las olas que tiene delante, lo que significa que ha empezado a superar la velocidad del sonido, que suele ser de unos 1224 kilómetros por hora a nivel del mar.
En ese momento, se acumula tanta presión en la parte delantera del vehículo que libera una gran onda sonora, también conocida como onda de choque, que suena como una explosión. Según la NASA, lo que se oye como explosiones sónicas es esta "brusca liberación de presión".
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¿Qué es una alfombra sónica?
Si el transbordador espacial sigue superando la velocidad del sonido, seguirá creando un cono de moléculas de aire a presión. Por tanto, una explosión sónica viaja con un objeto en movimiento, dirigiendo algunas de sus ondas sonoras hacia el suelo, donde podemos oírlas. Esto se conoce como "alfombra de explosiones sónicas".
Curiosamente, el tamaño de la alfombra sónica aumenta con la altura del objeto, a razón de una milla (1,6 kilómetros) por cada 300 metros de altitud. Por ejemplo, la NASA calcula que un avión que viaje a 15 000 metros creará una alfombra sónica de 80 kilómetros de ancho. Las personas que se encuentren directamente debajo de la trayectoria del avión experimentarán las partes más fuertes de la explosión, mientras que las que se encuentren en los bordes de la alfombra oirán un sonido mucho más suave.
Al mismo tiempo, los movimientos del avión o la geografía de la zona pueden afectar a la intensidad de las ondas sonoras que produce. Por ejemplo, las aceleraciones repentinas, los giros en "S", las colinas y los valles pueden amplificar la explosión sónica.
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¿Son peligrosas las explosiones sónicas?
La intensidad de una explosión sónica se mide en pascales de sobrepresión (libras por pie cuadrado en el sistema imperial, psi), y ésta aumenta con el tamaño y la velocidad del objeto que lo ha creado.
La buena noticia es que en casi todos los casos en los que se oyen normalmente explosiones sónicas, entre 6900 pascales y 14 000 pascales (1-2 psi), el sonido o la sobrepresión creada es demasiado débil para causar daños físicos a las personas.
Según la NASA, entre 14 000 y 34 500 pascales (2-5 psi) de sobrepresión pueden producirse algunos daños en las estructuras. Es más probable que esto ocurra con aviones excepcionalmente grandes o que vuelen a altitudes inusualmente bajas. Sin embargo, la agencia estima que la mayoría de los edificios normales pueden soportar sobrepresiones de hasta 75 800 pascales (11 psi)sin sufrir daños.
Según estos parámetros, los tímpanos humanos están a salvo: Para que una explosión sónica causara daños, tendría que ser casi 600 veces más fuerte que la sobrepresión creada por el aterrizaje de un transbordador espacial.
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Historia de la explosión sónica
Las industrias espacial y aeronáutica han tenido que considerar cuidadosamente el impacto de las explosiones sónicas como resultado de ciertas operaciones.
La primera aeronave capaz de producir una explosión sónica fue el avión cohete Bell X-1, que rompió oficialmente la barrera del sonido por primera vez en 1947 mientras transportaba al piloto de pruebas Charles Chuck Yeager. El momento quedó inmortalizado tanto en la literatura como en el cine a través del libro de Tom Wolfe y la película homónima The Right Stuff.
En los años siguientes a ese logro, los fabricantes de aviones esperaban inaugurar una nueva era de vuelos supersónicos y, en 1976, ya existía un avión (anglo-francés) capaz de realizar vuelos comerciales regulares a través del Océano Atlántico: el Concorde. Con una velocidad que rompía la barrera del sonido, el Concorde era capaz de transportar pasajeros desde la costa este de Estados Unidos hasta Europa en sólo tres horas y media, en lugar de las ocho horas que se tarda normalmente.
Sin embargo, además de las explosiones sónicas que acompañaban a los vuelos resultaron impopulares entre la gente que se encontraba en la trayectoria de vuelo del Concorde, una subida de costes de mantenimiento, un descenso del número de pasajeros y un mortal accidente en un aeropuerto de París en el año 2000, llevaron a British Airways y Air France, las dos aerolíneas que contaban con el avíon, a interrupir su servicio en 2003.
En Estados Unidos, los vuelos supersónicos sobre tierra están prohibidos por la Administración Federal de Aviación desde 1973, aunque sigue habiendo excepciones, como las de las agencias militares y espaciales.
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
