0:00:06.516,0:00:10.243
Geschwindigkeit fasziniert[br]die Menschen seit Ewigkeiten.

0:00:10.243,0:00:14.556
Der menschliche Fortschritt beruht[br]auf ständig steigender Geschwindigkeit

0:00:14.556,0:00:18.451
und einer der wichtigsten Leistungen[br]in diesem historischen Wettlauf

0:00:18.451,0:00:20.913
war das Durchbrechen der Schallmauer.

0:00:21.503,0:00:24.871
Kurz nach den ersten erfolgreichen Flügen

0:00:24.871,0:00:29.883
waren die Piloten begierig darauf,[br]ihre Flugzeuge immer schneller zu fliegen.

0:00:29.883,0:00:32.384
Dabei verhinderten zunehmende Turbulenzen

0:00:32.384,0:00:37.688
und auf das Flugzeug wirkende Kräfte[br]die weitere Beschleunigung.

0:00:37.688,0:00:41.547
Manche versuchten das Problem[br]durch riskante Sturzflüge zu umgehen,

0:00:41.547,0:00:43.925
die häufig tragisch endeten.

0:00:43.925,0:00:47.550
Schließlich ermöglichte 1947[br]ein verbessertes Design,

0:00:47.550,0:00:52.302
wie etwa das einstellbare Höhenleitwerk,[br]das Pendelhöhenleitwerk,

0:00:52.302,0:00:55.521
einem amerikanischen Militärpiloten[br]namens Chuck Yeager

0:00:55.521,0:01:03.591
das Flugzeug Bell X-1[br]mit 1127 km/h zu fliegen

0:01:03.591,0:01:06.854
und als erster Mensch[br]die Schallmauer zu durchbrechen

0:01:06.854,0:01:09.720
und sich schneller[br]als der Schall zu bewegen.

0:01:09.720,0:01:13.929
Die Bell X-1 war das erste von vielen[br]nachfolgenden Überschallflugzeugen,

0:01:13.929,0:01:17.913
die mit späterer Bauweise,[br]Geschwindigkeiten über Mach 3 erreichten.

0:01:17.913,0:01:21.573
Flugzeuge mit Überschallgeschwindigkeit[br]erzeugen eine Druckwelle

0:01:21.573,0:01:25.682
mit einem donnergleichen Lärm,[br]dem Überschallknall,

0:01:25.682,0:01:29.079
der bei darunter befindlichen Menschen[br]und Tieren Schmerzen verursacht,

0:01:29.079,0:01:30.950
oder sogar Gebäude beschädigt.

0:01:30.951,0:01:35.265
Darum untersuchten Wissenschaftler[br]weltweit den Überschallknall,

0:01:35.265,0:01:37.998
bemühten sich ihren Weg[br]in der Atmosphäre vorherzusagen,

0:01:37.998,0:01:41.971
wo sie auftreffen[br]und wie laut sie sein werden.

0:01:41.971,0:01:43.211
Um besser zu verstehen,[br]

0:01:43.211,0:01:45.700
wie Wissenschaftler[br]den Überschallknall untersuchen,

0:01:45.700,0:01:48.298
beginnen wir mit Grundlagen des Schalls.

0:01:48.298,0:01:51.931
Angenommen du wirfst einen[br]kleinen Stein in einen ruhigen Teich.

0:01:51.931,0:01:53.177
Was siehst Du?

0:01:53.177,0:01:55.065
Der Stein verursacht Wellen,

0:01:55.065,0:01:58.770
die sich im Wasser in jede Richtung[br]mit derselben Geschwindigkeit ausbreiten.

0:01:58.770,0:02:02.617
Die Kreise, deren Radius größer wird,[br]nennt man Wellenfronten.

0:02:03.487,0:02:06.084
In ähnlicher Weise,[br]obwohl wir sie nicht sehen können,

0:02:06.084,0:02:10.086
erzeugt eine feststehende Schallquelle,[br]wie eine Stereoanlage, Schallwellen,

0:02:10.086,0:02:12.079
die sich nach außen fortpflanzen.

0:02:12.079,0:02:14.660
Die Geschwindigkeit der Wellen[br]hängt von Faktoren ab,

0:02:14.660,0:02:18.110
wie der Höhe und der Lufttemperatur,[br]durch die sie sich bewegen.

0:02:18.110,0:02:24.183
Auf Meereshöhe bewegt sich Schall[br]mit ungefähr 1225 km/h.

0:02:24.183,0:02:27.290
Aber statt Kreisen auf einer[br]zweidimensionalen Oberfläche

0:02:27.290,0:02:30.642
sind die Wellenfronten nun[br]konzentrische Kugeln,

0:02:30.642,0:02:32.991
wobei sich der Schall[br]an Strahlen längs bewegt,

0:02:32.991,0:02:35.271
die lotrecht zu diesen Wellen verlaufen.

0:02:35.851,0:02:40.006
Denke nun eine Schallquelle in Bewegung,[br]wie etwa eine Zugpfeife.

0:02:40.006,0:02:43.034
Bewegt sich die Quelle[br]in eine bestimmte Richtung weiter,

0:02:43.034,0:02:47.566
werden die fortlaufenden Wellen davor[br]dicht aneinander gepackt.

0:02:47.566,0:02:52.636
Die größere Wellenfrequenz ist die Ursache[br]für den berühmten Doppler-Effekt,

0:02:52.636,0:02:55.729
wobei näher kommende Objekte[br]in einer höheren Tonlage klingen.

0:02:55.729,0:02:59.927
Aber solange sich die Quelle[br]langsamer als die Schallwellen bewegt,

0:02:59.927,0:03:02.756
bleiben sie ineinander verschachtelt.

0:03:02.756,0:03:07.771
Durchbricht ein Objekt die Schallmauer,[br]indem es schneller als der Schall ist,

0:03:07.771,0:03:10.457
ändert sich das Bild dramatisch.

0:03:10.457,0:03:13.090
Da es Schallwellen überholt,[br]die es ausgesendet hat,

0:03:13.090,0:03:15.912
während es neue Wellen[br]am aktuellen Aufenthaltsort erzeugt,

0:03:15.912,0:03:19.820
werden diese zusammen gezwungen,[br]einen Mach'schen Kegel zu bilden.

0:03:19.820,0:03:22.808
Kein Ton ist zu hören, wenn es sich[br]einem Beobachter nähert,

0:03:22.808,0:03:27.478
weil sich das schallerzeugende Objekt[br]schneller als der Schall bewegt,

0:03:27.478,0:03:29.961
Erst nachdem sich das Objekt[br]vorbei bewegt hat,

0:03:29.961,0:03:32.531
hört der Beobachter den Überschallknall.

0:03:33.051,0:03:35.491
Dort wo der Mach'sche Kegel[br]auf den Boden trifft,

0:03:35.491,0:03:37.007
bildet sich eine Hyperbel,

0:03:37.007,0:03:41.306
indem es bei der Vorwärtsbewegung[br]eine Spur hinterlässt, die Schallschleppe.

0:03:41.306,0:03:45.973
Dadurch lässt sich das Gebiet bestimmen,[br]das der Überschallknall getroffen hat.

0:03:45.973,0:03:49.303
Wie findet man heraus,[br]wie stark ein Überschallknall sein wird?

0:03:49.303,0:03:52.869
Das erfordert die berühmten[br]Navier-Stokes-Gleichungen zu lösen,

0:03:52.869,0:03:56.265
um die Schwankungen[br]des Luftdrucks zu bestimmen,

0:03:56.265,0:03:59.516
während das Überschallflugzeug[br]durch diese Luft fliegt.

0:03:59.516,0:04:03.663
Das hat die als N-Welle bekannte[br]Drucksignatur zur Folge.

0:04:03.663,0:04:05.603
Was hat es mit dieser Form auf sich?

0:04:05.603,0:04:09.506
Der Überschallknall tritt auf, wenn es[br]eine plötzliche Druckänderung gibt

0:04:09.506,0:04:11.918
und die N-Welle umfasst zwei Knalle:

0:04:11.918,0:04:15.497
einen, bei dem ersten Druckanstieg[br]an der Flugzeugnase,

0:04:15.497,0:04:18.349
und einen weiteren,[br]wenn das Heck den Schall überholt,

0:04:18.349,0:04:21.017
und der Druck plötzlich[br]wieder normal wird.

0:04:21.017,0:04:23.130
Das verursacht einen doppelten Knall,

0:04:23.130,0:04:26.636
den das menschliche Ohr aber gewöhnlich[br]als einzelnen Knall wahrnimmt.

0:04:26.636,0:04:29.878
In der Praxis können Computermodelle,[br]die diese Grundlagen anwenden,

0:04:29.878,0:04:34.023
häufig Ort und Stärke des Überschallknalls

0:04:34.023,0:04:37.626
für eingegebene Witterungsverhältnisse[br]und Flugbahnen vorherbestimmen.

0:04:37.626,0:04:40.738
Es wird permanent geforscht,[br]um ihre Wirkungen abzuschwächen.

0:04:40.738,0:04:45.809
Derweil bleiben Überschallflüge[br]über dem Land verboten.

0:04:45.809,0:04:48.572
Ist der Überschallknall[br]eine kürzliche Schöpfung?

0:04:48.572,0:04:50.088
Nicht unbedingt.

0:04:50.088,0:04:52.516
Während wir versuchen[br]sie leiser zu machen,

0:04:52.516,0:04:56.215
haben ein paar Tierarten[br]Überschallknalle zu ihrem Vorteil genutzt.

0:04:56.215,0:04:59.578
Der riesige Diplodocus[br]konnte möglicherweise

0:04:59.578,0:05:05.828
seinen Schwanz mit über 1200 km/h[br]schneller als den Schall knallen lassen,

0:05:05.828,0:05:07.937
möglicherweise um Räuber abzuschrecken.

0:05:07.937,0:05:12.667
Manche Krebsarten erzeugen unter Wasser[br]auch eine ähnliche Druckwelle,

0:05:12.667,0:05:16.363
um Beute mit nur einem Peitschenknall[br]ihrer übergroßen Scheren

0:05:16.363,0:05:19.593
aus der Entfernung zu betäuben[br]oder sogar zu töten.

0:05:19.593,0:05:22.203
Während wir Menschen[br]große Fortschritte gemacht haben

0:05:22.203,0:05:24.913
bei unserem unablässigen Streben[br]nach Geschwindigkeit,

0:05:24.913,0:05:27.523
stellt sich heraus,[br]dass die Natur schneller war.