Ein Flugzeug macht Lärm. Wenn es schneller fliegt als der Schall, scheint es diesem Lärm davonzufliegen. Aber was hören wir dann am Boden? Was passiert beim Überschallknall?
Schall breitet sich in Luft mit endlicher Geschwindigkeit aus. In Bodennähe sind das etwa 340 m/s, also ungefähr 1200 km/h.
Fliegt ein Flugzeug langsamer als der Schall, breiten sich seine Schallwellen in alle Richtungen aus. Wir hören das Motorengeräusch ganz normal.
Fliegt ein Flugzeug jedoch schneller als der Schall, kann sich der Schall nicht mehr nach vorne ausbreiten. Das Flugzeug ist schneller als seine eigenen Schallwellen.
Was bedeutet Überschall?
Überschall bedeutet: Die Fluggeschwindigkeit ist größer als die Schallgeschwindigkeit der Luft.
Man gibt diese Geschwindigkeit in der Einheit Mach an.
Mach 1 bedeutet:
so schnell wie der Schall.
Mach 2 bedeutet:
doppelt so schnell wie der Schall.
Der Überschallknall
Ein weit verbreiteter Irrtum ist: Der Überschallknall entsteht nur in dem Moment, in dem ein Flugzeug die Schallmauer „durchbricht“.
Das ist nicht richtig.
Solange sich ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, erzeugt es eine Schockwelle. Diese Schockwelle hat die Form eines Kegels, des sogenannten Mach-Kegels.
Dieser Kegel breitet sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft aus.
Wenn der Mach-Kegel einen Beobachter am Boden trifft, hört man einen lauten, peitschenartigen Knall: den Überschallknall.
Der Knall entsteht also nicht nur einmal, sondern entlang der gesamten Flugbahn, solange das Flugzeug schneller als der Schall fliegt.
Warum hört man oft zwei Knalle?
Ein Flugzeug erzeugt nicht nur eine Schockwelle an der Nase, sondern auch eine am Heck.
Wenn beide Schockwellen nacheinander am Boden ankommen, hört man einen charakteristischen Doppelknall.
Je schneller das Flugzeug fliegt, desto näher liegen diese beiden Knalle zeitlich beieinander.
Hat der Knall etwas mit dem Motor zu tun?
Nein. Der Überschallknall entsteht nicht, weil der Motor besonders laut ist.
Er entsteht, weil das Flugzeug die Luft nicht mehr „sanft zur Seite schieben“ kann. Die Luft wird stark verdichtet und bildet eine Schockwelle.
Selbst ein lautloses, rein hypothetisches Flugzeug würde beim Überschallflug einen Überschallknall erzeugen.
Andere Beispiele
Auch andere Objekte können Überschallknalle erzeugen.
Bei Gewehrschüssen fliegt das Geschoss oft schneller als der Schall. Dann hört man neben dem Mündungsknall auch den Überschallknall des Projektils.
Auch Hubschrauber können Überschalleffekte erzeugen: Die Spitzen der Rotorblätter erreichen manchmal Überschallgeschwindigkeit. Das trägt zum typischen Knattern bei.
Was muss ich mir merken?
- Schall breitet sich mit endlicher Geschwindigkeit aus.
- Bei Überschall entstehen Schockwellen.
- Der Überschallknall ist hörbarer Teil dieser Schockwellen.
- Er entsteht entlang der ganzen Flugbahn, nicht nur einmal.
Immer noch interessiert?
Wichtige Wörter: Schall, Schallgeschwindigkeit, Überschall, Mach, Schockwelle, Mach-Kegel, Druck, Luft