Jusqu'où va la vitesse du son ?

Le son n'a pas de portée fixe ; c'est une onde de pression qui se propage vers l'extérieur jusqu'à s'affaiblir sous le seuil d'audition. Ce qui est fixe, pour une température de l'air donnée, c'est la rapidité avec laquelle cette onde se déplace. À 20 °C et à la pression du niveau de la mer, la vitesse du son est d'environ 343 m/s, soit 1 235 km/h. Ce chiffre est déterminé par la rapidité avec laquelle les molécules d'air peuvent transmettre une perturbation à leurs voisines, ce qui dépend de la vitesse à laquelle elles se déplacent, et cela dépend à son tour de la température. La pression et l'altitude ne l'affectent que par leur effet sur la température : à température égale, l'air raréfié et l'air dense transmettent le son à la même vitesse.

Si la question porte sur les distances, il est utile de convertir la vitesse en temps de parcours. À 343 m/s, le son couvre 100 m en environ 0,3 s, un kilomètre en environ 2,9 s et 10 km en environ une demi-minute. C'est pourquoi un éclair est suivi du tonnerre avec un délai d'environ trois secondes par kilomètre, et pourquoi le bruit d'un avion volant haut semble venir d'un point bien en arrière de l'endroit où se trouve réellement l'aéronef : quand le son atteint le sol, l'aéronef s'est déjà déplacé. Un avion de ligne à 11 000 m est, en termes de son, à environ 37 s de quelqu'un situé juste en dessous, et pendant ce temps il a parcouru environ 9 km.

L'aviation exprime la vitesse du son comme Mach 1 et mesure la vitesse des aéronefs comme une fraction de celle-ci, parce que la physique de l'écoulement de l'air change à mesure qu'un aéronef approche cette valeur. Dans l'air froid de la haute troposphère, standard à −56,5 °C à partir de 11 000 m, le son ne se déplace qu'à environ 295 m/s (1 062 km/h, 573 nœuds). Un avion volant à 900 km/h de croisière là-haut est à environ Mach 0,85, près du point où des ondes de choc se forment et où la traînée augmente fortement, c'est pourquoi les avions de ligne volent où ils volent et pas plus vite. Le Concorde volait à environ Mach 2, soit le double de la vitesse locale du son, couvrant 2 150 km/h à 17 000 m. Le même nombre de Mach plus près du sol, dans un air plus chaud, correspondrait à une vitesse plus élevée en km/h, de sorte que c'est le machmètre, et non l'indicateur de vitesse, qui indique à un pilote à quelle distance se trouve l'aéronef de la barrière.