Τα μεσάνυχτα της παραμονής της Πρωτοχρονιάς ένας από τους ήχους που κυριαρχούν στον αναπτυγμένο κόσμο παράλληλα με τα πυροτεχνήματα είναι ο ήχος του φελλού που εκτοξεύεται από τα μπουκάλια της σαμπάνιας που ανοίγουν μαζικά μόλις τα ρολόγια δείξουν 00:00. Ερευνητική ομάδα στην Αυστρία υποστηρίζει ότι αποκωδικοποίησε την συναρπαστική, όπως την χαρακτηρίζουν, φυσική πίσω από την εκτόξευση του φελλού η οποία όπως λένε οι ερευνητές είναι πραγματικά «υπερηχητική».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα υπερηχητικό ωστικό κύμα εκτοξεύει αέριο μέσα από τη φιάλη με ταχύτητα έως και 400 μέτρα ανά δευτερόλεπτο και ο φελλός αν και εκτινάσσεται με πιο αργές ταχύτητες εξακολουθεί να είναι αρκετά γρήγορος ώστε να μπορεί να προκαλέσει σοβαρό τραυματισμό αν πετύχει κάποιον άνθρωπο αν τον πετύχει σε σημεία του σώματος του όπως για παράδειγμα το πρόσωπο ή το κεφάλι.
Η φυσική
Επικεφαλής της νέας μελέτης ήταν ο Λούκας Βάγκνερ, διδακτορικός φοιτητής στο Ινστιτούτο Μηχανικής Ρευστών του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Βιέννης. Ο Βάγκνερ και οι συνεργάτες του λένε ότι «συμβαίνουν περίπλοκα υπερηχητικά φαινόμενα» κάθε φορά που ανοίγει ένα μπουκάλι σαμπάνιας. Τα μπουκάλια σαμπάνιας είναι παχύτερα και βαρύτερα από τα κανονικά μπουκάλια κρασιού για να συγκρατήσουν την τεράστια πίεση μέσα τους.
Αυτή η πίεση δημιουργείται από τις φυσαλίδες διοξειδίου του άνθρακα που παράγονται κατά τη ζύμωση και γι’ αυτό ο φελλός πρέπει να σφραγίζεται μέσα στο συρμάτινο κλουβί του. Όταν γίνεται η κίνηση του ανοίγματος της φιάλης το πώμα οδηγείται προς τα έξω από το συμπιεσμένο αέριο στο μπουκάλι και εκτοξεύεται.
Χρησιμοποιώντας πολύπλοκες προσομοιώσεις υπολογιστή οι ερευνητές κατάφεραν να υπολογίσουν τη συμπεριφορά του εκτοξευόμενου φελλού και τη ροή του διοξειδίου του άνθρακα που τον συνοδεύει. Ενώ ο φελλός εκτοξεύεται με ταχύτητα περίπου 20 μέτρων το δευτερόλεπτο, η ροή του αερίου είναι πολύ πιο γρήγορη έως και 400 μέτρα ανά δευτερόλεπτο άρα ταξιδεύει ταχύτερα από τον ήχο (343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο) επομένως πάμε σε υπερηχητικές καταστάσεις.
«Πολύ παρόμοια φαινόμενα είναι επίσης γνωστά από υπερηχητικά αεροσκάφη ή πύραυλους, όπου ο πίδακας εξάτμισης εξέρχεται από τους κινητήρες με υψηλή ταχύτητα» λέει ο Στεφάν Μπράουν, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Ο ήχος
Ο χαρακτηριστικός ήχος που κάνει ο φελλός καθώς εκτοξεύεται και αποτελεί το σήμα εκκίνησης του εορτασμού αποτελεί ένα συνδυασμός δύο διαφορετικών φαινομένων. Πρώτον, ο φελλός διαστέλλεται απότομα μόλις φύγει από τη φιάλη, δημιουργώντας ένα κύμα πίεσης, και δεύτερον, ένα ωστικό κύμα δημιουργείται από τον υπερηχητικό πίδακα αερίου.
Αυτό μοιάζει πολύ με το γνωστό φαινόμενο της αποκαλούμενης «ηχητικής έκρηξης» το οποίο οι ειδικοί της αεροναυπηγικής προσπαθούν να εξαλείψουν για να κάνουν πιο αθόρυβα αεροσκάφη. Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στην διαδικτυακή υπηρεσία επιστημονικών προδημοσιεύσεων arXiv θα μπορούσε να είναι σημαντική για άλλες εφαρμογές που περιλαμβάνουν ροές αερίου, όπως βαλλιστικούς πυραύλους, βλήματα ή πύραυλους.
