Was ist die Schallgeschwindigkeit?

Die Schallgeschwindigkeit variiert je nach Höhe, Temperatur und dem Medium, durch das sie sich bewegt. Zum Beispiel bewegt sich Schall auf Meereshöhe in einer Standardatmosphäre bei einer Temperatur von 59 Grad Fahrenheit (15 Grad Celsius) 761 Meilen pro Stunde (1,225 km/h). Bei einer Temperatur von 32 Grad Fahrenheit (0 Celsius) sinkt die Schallgeschwindigkeit auf 742 mph (1,194 km/p/h). In Höhen über dem Meeresspiegel ist die Schallgeschwindigkeit wiederum unterschiedlich und variiert je nach vorherrschenden Faktoren.

Der Grund für diese Varianz ist, dass sich Schallwellen durch anregende Moleküle ausbreiten. Wenn eine Schallwelle auf ein Molekül trifft, vibriert es und überträgt die Schwingung auf benachbarte Moleküle, die sie in gleicher Weise weitergeben. Wenn Moleküle sehr dicht gepackt sind, kann sich die Schallwelle sehr schnell ausbreiten und die Schallgeschwindigkeit erhöhen. Wenn Moleküle nicht so dicht gepackt sind, verlangsamt sich die Schallgeschwindigkeit.

Temperatur und Höhe beeinflussen die atmosphärische Dichte und verändern die Schallgeschwindigkeit. Schall wird sich auch durch Wasser schneller ausbreiten als durch Luft, da Wasser ein dichteres Medium ist. Ebenso breitet sich Schall schneller durch Stahl aus als Materialien mit geringerer Dichte wie Holz oder atmosphärische Bedingungen. Aus diesem Grund sehen Sie vielleicht einen alten Film, der zeigt, wie jemand ein Ohr an ein Eisenbahngleis hält, um auf einen herannahenden Zug zu lauschen, da der Schall den Hörer durch Stahlschienen schneller erreicht als auf dem Luftweg.

Wenn ein Jet schneller als Schallgeschwindigkeit fliegt, soll er die Schallmauer durchbrechen. Dies erzeugt eine Stoßwelle oder einen Überschallknall und eine sofortige „Verkleidung“ um den Jet. Die Ummantelung ist eigentlich eine weiße Dampfwolke, die, wenn sie in der Hochgeschwindigkeitsfotografie gefangen wird, das Flugzeug so erscheinen lässt, als würde es aus einem weißen Wurmloch auftauchen.

Mach 1 bezieht sich auf das Durchbrechen der anfänglichen Schallmauer oder den Übergang von Unterschall- zu Überschallgeschwindigkeit. Militärjets reisen routinemäßig mit Überschall. Wenn ein Jet doppelt so schnell wie Schallgeschwindigkeit fliegt, fliegt er mit Mach 2. Dreimal schneller als Schall bezieht sich auf Mach 3 und so weiter.