Die Schallmauer

Tonspur

© Geesfrosh - Fotolia.com

Der Begriff Schall umschreibt allgemeine ein Geräusch, einen Klang oder Ton, welches von einem Gehörsystem, sei es menschlicher oder tierischer Natur, aufgenommen wird. Physikalisch stellt Schall eine Druck- und damit Dichteschwankung in einem kompressiblem Medium dar. Die Ausbereitung im Medium, welches sowohl fester, flüssiger, als auch gasförmiger Natur sein kann, erfolgt in Form einer mechanischen Welle.

Da im Vakuum dieses Medium fehlt, gibt es auch keinen Schall im Vakuum. In der Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit 343 Meter in der Sekunde beziehungsweise 1235 Kilometer in der Stunde. Das ist auch die Geschwindigkeit, welche ein Flugzeug, oder ein anderes Flugobjekt, überwinden muss, um Überschall zu erreichen. Aus Anschauungsgründen und um zum Ausdruck zu bringen, dass es sich dabei um eine Grenze handelt, wird diese Geschwindigkeit auch Schallmauer genannt. Per Definition wird die Schallgeschwindigkeit mit der sogenannten dimensionslosen Machzahl gleichgesetzt. Ein Mach entspricht damit einfacher Schallgeschwindigkeit. Überschall ist bei Geschwindigkeiten größer einem Mach erreicht.

Bei Annäherung eines Flugobjektes an die Schallgeschwindigkeit kommt es durch die Kompression der Luft zu einem sogenannten Verdichtungsstoß. Der Luftwiderstand steigt stark an aufgrund der sich bildenden Stoßwellen und nach überwinden der Schallmauer sinkt der Luftwiderstand wieder ab.

Die hörbare Auswirkung des Überschreitens der Schallgrenze ist der Überschallknall. Der sogenannte Mach‘sche Kegel beschreibt die Ausbreitung der Schallwellen, welche sich von einem Flugzeug aus ausbreiten. Dieser breitet sich kegelförmig hinter dem mit Überschall fliegenden Objekt aus und wird quasi nachgeschleppt. Wird ein Beobachter von dem Mach‘schen Kegel erreicht, nimmt dieser den Überschallknall war. Bei größeren Flugobjekten können mehrere Mach‘sche Kegel verzeichnet werden, aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Stoßwellen. Die Lautstärke und Intensität des verursachten Knalles hängt damit im wesentlichen von Menge der verdrängten Luft ab, damit also von der Größe und Geschwindigkeit von diesem.

Ein Überschallknall im kleinen kann im Übrigen auch bei einer knallenden Peitsche beobachtet werden, was auch die erste, von Menschenhand geschaffene, Durchbrechung der Schallmauer darstellte.