Der Wolkenscheibeneffekt

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YO_PH_wolkenscheibeneffekt_2In dem Video ist eine F14 beim Überschallflug zu sehen. Der Wolkenscheibeneffekt kommt zustande, weil hinter der Stoßwelle Unterdruck herrscht und es dort kälter ist. In Bereichen hoher Luftfeuchtigkeit kondensiert Wasser und bildet eine Wolke. Zur Erklärung: Nähert sich ein Flugzeug mit Mach 1, also mit Schallgeschwindigkeit, so wird es genauso schnell wie die Geräusche, die es erzeugt. Wie in der Grafik unten zu sehen, werden die Wellenfronten, in denen sich die Geräusche ausbreiten, dadurch gestaucht. Es entsteht im wahrsten Sinne des Wortes eine Mauer aus Schall, die wiederum nichts anderes als ein Gebiet hohen Druckes darstellt.

Allerdings wird diese Mauer nicht durchbrochen. Vielmehr ist es so, dass die Luft ab Geschwindigkeiten um Mach 1 nicht mehr am Flugzeug vorbeifließen kann, sondern vor ihm hergeschoben wird und sich zu einer Stoßwelle verdichtet. Wenn diese Stoßwelle an einem Beobachter vorbeizieht, hört er den sogenannten Überschallknall.YO_PH_wolkenscheibeneffekt

Zunächst hat diese Stoßwelle die Form einer Scheibe. Wird das Flugzeug schneller als Mach 1, so überholt es die Stoßwelle: Es bildet sich der Mach’sche Kegel, der im Video durch den Wolkenscheibeneffekt zu erkennen ist. Daher kann es geschehen, dass man den Knall erst hört, wenn das Flugzeug bereits weit entfernt ist.

Eine Stoßwelle entsteht auch bei einer Explosion oder wenn man eine Pistole abfeuert. Das Space Shuttle hat beim Wiedereintritt in die Atmosphäre eine Geschwindigkeit von mehr als 25 Mach. Die Luft erhitzt sich durch den Druck so stark, dass sie Plasma bildet (mehr zu Plasma auf experimentis). Auch eine Peitsche durchbricht übrigens die Schallmauer, wenn man sie knallen lässt.