Warum hört man wenn ein Spaceshuttle zurückkehrt einige Sek.nach dem ersten Überschall einen 2.?
Also wenn es zur Erde zurückkommt. Warum gibt es überhaupt einen Überschallknall?
5 Antworten
Es knallt weil der Schall durchbrochen wird. Das Shuttle ist also schneller als der Schall.
Der zweite Knall ist nur bei größeren Flugobjekten hörbar. Dann nämlich werden die Schallwellen mehrfach hörbar, da die Wellen weit auseinander liegen. Das ermöglicht dass wir Menschen denn Schall mehrfach wahrnehmen. Bei kleineren Flugobjekten liegen die Schallwellen dicht aneinander, deswegen hört man nur einen Knall.
Da das Shuttle schneller ist als die Schallwellen, schiebt es einen Wellenberg vor sich her, genau wie ein Schiff die Bugwelle, wenn es schneller fährt, als die Wellen wandern (was ja meistens der Fall ist). Entsprechend gibt es beim Shuttle auch eine Heckwelle, die man aber nicht heraushört, weil Bug- und Heckwelle zu schnell auf einander folgen. Der zweite Knall stammt von Reflexionen, z.B. am Wolken oder aus der Umgebung. In entsprechend bergigem Gelände müsste man auch mehrere Echos hören können.
Der Überschallknall eines beschleunigten Flugobjektes in den Überschallbereich und de Knall bei der Rückkehr in den Unterschallbereich funktioniert auf zwei ganz verschiedenen Prinzipien.
Beim Flug in den Überschallbereich baut sich am Bug eine Druck auf, dieser Druckbereich durchstösst das Flugzeug, man sagt dazu auch das Durchbrechen der Schallmauer. Bei kleinen Flugzeugen merkt man die beiden Druckstöße als als einen. Bei grösseren Flugobjekten deutlich den 2. Knall, der entsteht wenn aus das Heck diesen Druckbereich verlassen hat.
Bei der Rückkehr aus dem Überschallflugflugzeug in den Unterschallflug gibt es keine speziellen Druckbereich, der durchstoßen werden muss und damit keinen Überschallknall. Anders ist es bei der Rückkehr eines Shuttle oder Kapsel aus dem Orbit. Diese kommen mit einer sehr hohen Geschwindigkeit an die Grenze der Atmosphäre. Sie können diesen kinetischen Energieüberschuss nur durch Erwärmen der umgebenden Luft abgeben. Das geschieht indem sie sich so drehen, bis der Hitzeschild in Flugrichtung zeigt. Durch Reibungskräfte wird die Luft auf über 1'000° C erwärmt. Ganz ähnlich wie beim Blitz ensteht hinter dem Shuttle eine sehr heiße Luftröhre die die Luft auseinander treibt und wieder zurückschlagen lässt. Das hören wir als Donner.
Warum es einen Überschallknall gibt:
Schall, also Töne sind nichts weiter als ein Druckunterschied in der Luft. Ohne Luft gibt es keinen Schall. (Im Weltraum zB. herrscht absolute Stille)
Druckunterschiede in der Luft gleichen sich immer aus. Dabei breiten sie sich wellenförmig vom Erzeuger aus.
Wenn du irgendwo stehst und schreist hört man dich aus jeder Richtung, nicht nur aus der in die du schreist. ´
Diese Schallwelle (Druckwelle) hat eine bestimmte Geschwindigkeit. Wenn du dich nun bewegst und dabei schreist, stauchst du die Welle in der Richtung in die du dich bewegst (Doppler-Effekt - wie beim Krankenwagen wenn er vorbeifährt)
Bist du genauso schnell wie der Schall kann der Schall nicht mehr von dir weg da du genauso schnell bist. Der Ton den du erzeugst, staut sich also genau vor dir in einem Punkt auf.
Genau das nennt man Schallmauer. Wenn du jetzt schneller als der Schall fliegst durchbrichst du genau diese Mauer und der ganze Druck der sich aufgestaut hat kann plötzlich zu den Seiten entweichen.
Das ergibt einen furchtbaren Knall. Den Überschall-Knall.
Der Überschallknall ist die hörbare Auswirkung der Stoßwelle, welche auftritt, wenn sich Flugzeuge/Spaceshuttles mit Überschallgeschwindigkeit bewegen.