ノーベル賞を狙っています。音速で走る自動車が、自分に向かってくるとき、その音は聞こえるのでしょうか？その自動車が目の前を...|質問・相談が会員登録不要のQ&AサイトSooda!(ソーダ)

車の速度が音速ですから自動車が通過すると同時に自動車の音(音が有れば音、音が無いとすれば空気振動の気配)は聞こえます(感じます)。音は幾つかの音が混ざって聞こえます。

まず、自動車そのものが発するエンジン音だとかタイヤの音。ただし、ドップラー効果により波長は限りなく圧縮されますので超高音域の音になります。この音は音程が高いと言う意味ではなく、特定の数値を限りなくゼロに近い数値で割り算したのと同じで、人間の耳で聞こえない超高周波音となります(但し、空気の振動がその高周波に耐えられるかと言う問題は有ります)。また音は周波数が高くなればなるほど、振幅(振動の幅)が大きくなればなるほど、大きなエネルギーを持ちます。

実際には空気の揺らぎや、エネルギーの発散や変換等の原因により無限大になる事はありませんが、かなり大きなエネルギーとなります。エネルギーが発散されたり、変換されたり(この場合は殆どが熱に変わります)した場合は、蓄積されたエネルギーはその分だけ減少します。

何故蓄積されて大きなエネルギーになるかと言うと、進行方向に対する音は自動車から見ると目の前に停止している状態になります。音を発する度に目の前に音の積み木を積み重ねる結果となるのでエネルギーが蓄積されるわけですね。それ以外の方向へは発散して行きます。

次に空気と摩擦する時の音です。自動車の正面は、車の正面から空気を叩き付けている事になるので材質にも拠りますが激しい打撃音が発生します。また風切り音や摩擦熱による空気の不規則な振動も音の原因になります。これらも進行方向に対しては蓄積されます。

これらの蓄積されたエネルギーは、静止している人間から見ると音速で接近してくるエネルギーの塊となります。これを衝撃波と呼び、ソニックブームもその一種です。

で、やっと質問への回答に辿り付く訳ですが…このエネルギーの塊がどんな音に聞こえるかは分かりません。空気のうねりに近いほどの低周波の突風から、物を破壊する程のエネルギーを持つ超音波まで全て含まれる衝撃波となります。

もし、鼓膜が無事で、人間の体にダメージが発生しないとしたら、全ての周波数を含む音ですからイメージとしてはホワイトノイズ、例えるならばFMラジオの局間ノイズを耳の直近で突然最大のボリュームで聞かされたような感じでしょうか。その後、急速に徐々に音量を下げて行くような感じですかね。

多分…間近で雷が落ちたような音に近いかも知れません。ドンッと言うよりも、バリンッ!と言う様な短い破壊的な破裂音だと思います。ど～んと尾を引いた音は、遠方の花火の様に周囲の構造物に何度も反射しながら減衰する音の場合ですから、周囲の構造物にも音色?は左右されますが。

# ノーベル賞、頑張ってください!。

回答者：水辺遊@まだ沈没中 (質問から3時間後)
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