Wussten Sie…
Wie verändert sich die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur?
Kurze Antwort
Die Schallgeschwindigkeit in Luft steigt mit der Quadratwurzel der absoluten Temperatur: etwa 340 m/s (661 kn) bei 15 °C auf Meereshöhe, sinkend auf etwa 295 m/s (573 kn) bei −56,5 °C in der Stratosphäre. Druck und Höhe allein haben keinen Einfluss; nur Temperatur und geringfügig Luftfeuchtigkeit verändern sie. Deshalb hängt die Machzahl vom Standort ab.

Die Formel
In einem Gas breitet sich Schall mit einer Geschwindigkeit aus, die davon abhängt, wie steif das Gas ist und wie schwer es ist. Für ein ideales Gas vereinfacht sich das zu einem einfachen Ausdruck: Die Schallgeschwindigkeit ist gleich der Quadratwurzel aus dem Produkt des Adiabatenexponenten, der spezifischen Gaskonstante und der absoluten Temperatur. Für trockene Luft beträgt der Exponent 1,4 und die Gaskonstante 287 J/(kg·K), was etwa das 20,05-fache der Quadratwurzel der Temperatur in Kelvin ergibt. Druck und Dichte treten in der Herleitung auf, heben sich aber gegenseitig auf, da das Verdichten von Luft beide im gleichen Verhältnis erhöht. Es bleibt nur die Temperatur übrig.
Zahlen entlang der Atmosphäre
Nach der Internationalen Standardatmosphäre ergibt Meereshöhe bei 15 °C eine Schallgeschwindigkeit von 340,3 m/s, also etwa 661 kn (1.225 km/h). Bei 5.000 m beträgt die Standardtemperatur −17,5 °C, und der Schall bewegt sich mit 320,5 m/s. An der Tropopause, bei 11.000 m und −56,5 °C, sinkt sie auf 295,1 m/s (574 kn). Darüber bleibt die Temperatur bis 20.000 m konstant, sodass auch die Schallgeschwindigkeit konstant bleibt. Warme Tage lassen sie steigen: Bei 40 °C auf einer Wüstenlandebahn bewegt sich Schall mit etwa 355 m/s, rund 4 % schneller als an einem Standardtag. Luftfeuchtigkeit hat einen geringen Effekt, da Wasserdampf leichter ist als der Stickstoff und Sauerstoff, den er verdrängt; vollständig gesättigte Luft bei 30 °C transportiert Schall etwa 0,5 % schneller als trockene Luft.
Warum das im Cockpit wichtig ist
Geschwindigkeitsgrenzen von Flugzeugen im transsonischen Bereich werden als Machzahl angegeben, dem Verhältnis von wahrer Fluggeschwindigkeit zur lokalen Schallgeschwindigkeit, denn es ist die Machzahl, nicht die Fluggeschwindigkeit, die die Stoßwellenbildung am Flügel bestimmt. Ein Verkehrsflugzeug, das in der Stratosphäre mit Mach 0,85 reist, fliegt mit etwa 250 m/s wahrer Fluggeschwindigkeit (487 kn); dieselbe Machzahl auf Meereshöhe wären 289 m/s (562 kn). Deshalb weichen Machmeter und Fahrtmesser in großer Höhe so stark voneinander ab, und deshalb wechseln Steigprofile von einer konstanten angezeigten Fluggeschwindigkeit zu einer konstanten Machzahl an einer Übergangshöhe, typischerweise um 8.000–9.000 m. Das erklärt auch, warum ein heißer Tag es etwas schwerer macht, eine bestimmte Machzahl zu erreichen, und warum der Überschallknall eines Überschallflugzeugs im Sommer und im Winter mit unterschiedlichem Timing den Boden erreicht.
Weitere Fragen

Physik des Fliegens
Warum konnte ein Corsair-Pilot beim Durchstarten nach einer fehlgeschlagenen Trägerlandung nicht Vollgas geben?
Weil die Corsair bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Leistung durch das Propellerdrehmoment plötzlich und fast ohne Vorwarnung die linke Tragfläche… mehr…

Physik des Fliegens
Was bedeutete der Ausdruck „Banking with intent to turn" unter F-104-Piloten?
Es war ein Scherz unter kanadischen F-104-Piloten: ein Kurvenflug „with intent to turn" bezog sich auf die schlechte Kurvenleistung bei niedriger… mehr…

Julian Herzog (Website) (CC BY), vía commons Physik des Fliegens
Was ist der „Flugbereichsschutz", den der A320 als Erster einführte?
Eine Reihe von Grenzen, die in die Flugsteuerungssoftware eingebettet sind: Sie berechnet den Flugbereich, fügt eine Sicherheitsmarge hinzu und verhindert… mehr…

Julian Herzog (Website) (CC BY), vía commons Physik des Fliegens
Wofür ist das SHARP-Paket des A320?
SHARP (SHort AiRfield Package) verbessert die Start- und Landeleistung auf kurzen Start- und Landebahnen und soll den Auftrieb bei niedriger Geschwindigkeit… mehr…

Physik des Fliegens
Welcher Mangel besiegelte das Schicksal des Ganzmetall-Jägers V-141 von Vought?
Es war kein einzelner Mangel: Tests zeigten, dass die V-141 weiterhin schlecht flog, zum Trudeln neigte und zusätzlich unter Heckflattern litt, weshalb sie… mehr…

Physik des Fliegens
Welchen Windkanal nutzte die NACA zur Untersuchung der Corsair, und wie groß war er?
Der originalgroße 30- by 60-Foot Tunnel am Langley Research Center in Hampton, Virginia. Die NACA weihte die Anlage am 27. Mai 1931 ein und testete dort die… mehr…