Wat zijn gebieden van compressie en zeldzaamheid in golven?

Golven kunnen twee basisvormen aannemen: transversale of op en neer beweging en longitudinale of materiële compressie. Dwarsgolven zijn als oceaangolven of de trillingen in een pianodraad: je kunt hun beweging gemakkelijk zien. Compressiegolven zijn daarentegen onzichtbare afwisselende lagen van gecomprimeerde en ijle moleculen. Geluids- en schokgolven reizen deze kant op.

Compressiegolven kunnen alleen door een soort materieel medium reizen, zoals lucht, water of staal. Een vacuüm kan geen compressiegolven dragen, omdat het geen substantie heeft om de energie te geleiden. Door hun afhankelijkheid van een medium zijn dit mechanische golven en bepaalt het medium hun bewegingssnelheid. De snelheid van geluid door lucht is bijvoorbeeld 346 meter per seconde. Een dicht materiaal zoals staal geleidt geluid met 6.100 meter per seconde.

Als je een compressiegolf door de lucht zou kunnen zien bewegen, zou je een gebied van moleculen zien samengeperst in de richting van waaruit de golf zich voortbewoog. De moleculen worden steeds ijler na het maximale compressiepunt, totdat je een gebied met de laagste druk ziet met de minste luchtmoleculen. Daarna wordt de lucht steeds dichter, totdat je weer een maximale compressie bereikt. De afstand tussen maximale compressie- of verdunningspunten is één golflengte. Naarmate de frequentie van een golf stijgt, wordt de golflengte korter.

Twee of meer golven, die hetzelfde punt in een medium kruisen, interfereren met elkaar. Je kunt dit zien als je twee stenen in een stilstaande vijver laat vallen; rimpelingen spreiden zich uit en overlappen elkaar. Hetzelfde gebeurt met compressiegolven. Als een compressiepunt een ijl punt ontmoet, heffen de twee elkaar op. Als twee compressiepunten elkaar ontmoeten, versterken ze elkaar, waardoor een punt ontstaat met tweemaal de druk.

Een straal die sneller door de lucht beweegt dan de snelheid van het geluid produceert een sonische knal. Terwijl de straal naar voren beweegt, stapelen luchtmoleculen zich ervoor op, als sneeuw voor de ploeg. De gecomprimeerde en ijle luchtlagen komen niet rechtstreeks uit een bron, zoals bij geluid. De schokgolf vormt een kegelvormig patroon met de punt net voor het vliegtuig, en compressiegolven die zich erachter in steeds grotere cirkels uitstrekken.