Nato-Übung Air Defender 2023: So entsteht der Überschallknall eines Kampfjets

Wenn es in den kommenden Tagen laut knallt, könnte ein Nato-Jet über unseren Köpfen die Schallmauer durchbrochen haben. Das steckt dahinter.

Während der Nato-Übung "Air Defender 23" werden ab dem heutigen Montag zwei Wochen lang Kampfjets über Deutschland hinwegjagen. Überall im Land muss mit erhöhtem Fluglärm gerechnet werden. Da die meisten der etwa 250 Flugzeuge mit Überschallgeschwindigkeit fliegen können, wird es hier und da auch ordentlich knallen.

Der Schreck ist jedoch weniger schlimm, wenn man weiß, worum es sich handelt. Deshalb erklärt t-online den Überschallknall.

Was ist eigentlich ein Überschallknall?

"Der Überschallknall eines Flugzeuges ist das Geräusch, das wir akustisch wahrnehmen, wenn die Stoßwelle, die durch die Bewegung eines Flugzeugs durch die Luft ausgelöst wird, unser Ohr erreicht", erklärt Babette Dellen, Professorin für Mathematik und Lebenswissenschaften an der Universität für Applied Sciences in Koblenz.

Man spricht auch davon, dass die Schallmauer durchbrochen wird. Um das zu schaffen, muss das Flugzeug schneller als Mach 1 fliegen. Mach 1 bezeichnet die Schallgeschwindigkeit, die bei circa 1.200 Kilometer pro Stunde liegt, abhängig von der Lufttemperatur.

Wie entsteht das knallende Geräusch?

"Die Luft ist ein Gas und besteht aus vielen Molekülen mit einer gewissen Dichte. Bewegt sich nun ein Flugzeug durch dieses Gas, stößt es die Moleküle vor sich her, drängt sie zusammen und erzeugt eine Druckwelle. Das heißt, eine sich ausbreitende lokale Verdichtung der Luft", erklärt Dellen.

Diese Druckwelle bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit vor dem Flugzeug fort. Bei einer Beschleunigung und Überschreitung der Schallgeschwindigkeit kann die Luft die Dichteschwankungen, die durch das Flugzeug ausgelöst werden, nicht mehr schnell genug ausgleichen.

"Nun steigt die Dichte der Luft kegelförmig um das Objekt herum weiter an. Das Phänomen heißt Machscher Kegel. Diese starke Erhöhung der Dichte, oder eben der Schallmauer, ist von uns als lauter Knall zu hören", so Dellen.

Übrigens: Aus demselben Grund hören wir auch einen lauten Knall, wenn wir eine Peitsche schlagen. Hier geht die Stoßwelle von der Spitze der Peitsche aus, die sich schneller als der Schall bewegt. An feuchten Tagen kann es sogar dazu kommen, dass sich an der Peitschenspitze ein flirrender Luftzug bildet.

Woher kommt das Flirren?

In dem Raum hinter dem bewegten Objekt, egal ob Peitsche oder Kampfjet, geht der Luftdruck plötzlich stark zurück und die Luft kühlt sich ab. "In Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit entsteht so Kondensationswasser, welches als Wolke sichtbar werden kann", sagt Dellen. Das sieht man manchmal als Wolkenscheibe, die das Heck des Düsenjägers umgibt.

Wem gelang der erste Überschallflug?

Dem Amerikaner Charles Elwood Yeager, den alle nur "Chuck" nannten, gelang am 14. Oktober 1947 mit dem Raketenflugzeug Bell X-1 der erste Überschallflug. Yeager war damals 24 Jahre alt und schon ein hochdekorierter Kampfpilot der US Air Force.

Die knapp zehn Meter lange Bell-X-1 hing unter dem Bauch einer Boeing B-29. Sie trug das kleine Raketenflugzeug nach oben. Dann löste sich der Jet vom Trägerflugzeug, beschleunigte und stieg auf mehr als 13.000 Meter Höhe. Bei den niedrigen Temperaturen dort beträgt die Schallgeschwindigkeit nur 1.060 Kilometer pro Stunde, Chuck Yeager schaffte 1.125 – und durchbrach damit die Schallmauer.