Wie weit ist die Schallgeschwindigkeit?

Schall hat keine feste Reichweite; er ist eine Druckwelle, die sich nach außen ausbreitet, bis sie unter die Hörschwelle abklingt. Fest ist, bei einer gegebenen Lufttemperatur, wie schnell sich diese Welle bewegt. Bei 20 °C und Luftdruck auf Meereshöhe beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 343 m/s oder 1.235 km/h. Dieser Wert ergibt sich daraus, wie schnell Luftmoleküle eine Störung an ihre Nachbarn weitergeben können, was davon abhängt, wie schnell sie sich bewegen, und das wiederum hängt von der Temperatur ab. Druck und Höhe wirken sich nur über ihren Einfluss auf die Temperatur aus: Bei gleicher Temperatur tragen dünne und dichte Luft Schall mit der gleichen Geschwindigkeit.

Geht es um Entfernung, hilft es, die Geschwindigkeit in Reisezeiten umzurechnen. Bei 343 m/s legt Schall 100 m in etwa 0,3 s zurück, einen Kilometer in rund 2,9 s und 10 km in etwa einer halben Minute. Deshalb folgt einem Blitz der Donner mit einer Verzögerung von etwa drei Sekunden pro Kilometer, und deshalb scheint der Lärm eines hoch fliegenden Jets von einem Punkt weit hinter der tatsächlichen Position des Flugzeugs zu kommen: Bis der Schall den Boden erreicht, ist das Flugzeug schon weitergeflogen. Ein Verkehrsflugzeug auf 11.000 m ist für jemanden direkt darunter etwa 37 Sekunden Schall entfernt, und in dieser Zeit ist es rund 9 km weitergeflogen.

Die Luftfahrt drückt die Schallgeschwindigkeit als Mach 1 aus und misst die Fluggeschwindigkeit als Bruchteil davon, weil sich die Physik der Luftströmung ändert, wenn sich ein Flugzeug diesem Wert nähert. In der kalten Luft der oberen Troposphäre, standardmäßig −56,5 °C ab 11.000 m aufwärts, bewegt sich der Schall nur mit etwa 295 m/s (1.062 km/h, 573 kn). Ein Jet, der dort mit 900 km/h unterwegs ist, fliegt mit etwa Mach 0,85, nahe dem Punkt, an dem Verdichtungsstöße und Widerstand steil ansteigen, weshalb Verkehrsflugzeuge genau dort und nicht schneller reisen. Die Concorde flog mit etwa Mach 2, der doppelten lokalen Schallgeschwindigkeit, und legte 2.150 km/h auf 17.000 m zurück. Die gleiche Machzahl in Bodennähe, in wärmerer Luft, würde einer höheren Geschwindigkeit in km/h entsprechen, daher zeigt der Machmeter, nicht der Fahrtmesser, einem Piloten, wie nahe das Flugzeug der Schallgrenze ist.