Luftfahrt Überschallknall: Der donnernde Trichter
Den von Menschen erzeugten Überschallknall gab es schon lange bevor Flugzeuge gebaut wurden: Es handelt sich um den Knall der Peitsche. Allerdings konnte erst im 20. Jahrhundert wissenschaftlich bewiesen werden, dass ein Peitschenknall tatsächlich auf die Bewegung der Peitschenspitze mit Überschallgeschwindigkeit zurückgeht.
Ein Überschallknall entsteht dann, wenn ein Körper sich schneller bewegt als der Schall, den er verursacht. Die Schallgeschwindigkeit liegt je nach Lufttemperatur ungefähr zwischen 1060 und 1230 Kilometer pro Stunde - je kälter, desto langsamer. So schnell werden normalerweise neben Peitschenenden auch Flugzeuge. Die Schallwellen breiten sich dann als Wellenfront hinter dem Körper aus. Ein Flugzeug, das im Überschall fliegt, schleppt quasi eine trichterförmige Stoßwelle hinter sich her.
Erreicht diese Wellenfront den Boden, ist dort ein Knall zu hören, der in einem Donnern ausrollen kann, wenn das Flugzeug nah genug war. War? Ja: Ein Überschallknall, englisch "Sonic Boom", ist grundsätzlich erst dann zu hören, wenn der verursachende Körper die Position des Hörers bereits passiert hat.
Ab durch die Schallmauer
Der erste zuverlässig nachgewiesene Flug mit Überschallgeschwindigkeit gelang im Oktober 1947 in den USA. Der Pilot Charles "Chuck" Yeager steuerte eine Bell X-1, ein Experimentalflugzeug, das gezielt auf diesen Zweck hin entwickelt worden war. Für das Flugzeug ist das Erreichen und Überschreiten der Schallgeschwindigkeit mit starken Belastungen verbunden, der Luftwiderstand steigt stark an. Dieses Phänomen ist es, das Piloten dazu gebracht hat, vom "Durchbrechen der Schallmauer" zu sprechen. Auch wenn das sprachliche Bild passend erscheint: Mit dem Überschallknall selbst hat diese Redensart erst einmal gar nichts zu tun.
Heutige Passagierflugzeuge bleiben bei einer Reisegeschwindigkeit von rund 800 Kilometern pro Stunde in einem sicheren Unterschallbereich. Der Grund ist, dass es jenseits der Schallmauer nicht unbedingt gemütlich weitergeht. Der hohe Widerstand nimmt zwar wieder ab, bleibt aber auf einem höheren Niveau als im Unterschall. Das bedeutet einen immensen Spritverbrauch - und ist mit ein Grund, warum der Überschallflug letzten Endes unwirtschaftlich ist und sich in der zivilen Luftfahrt nicht durchgesetzt hat.