Cos'è la velocità del suono?

La domanda viene posta solitamente pensando al momento in cui un aereo "rompe il muro del suono". Questo momento si verifica quando la sua velocità di volo corrisponde alla velocità del suono locale, e questa velocità non è fissa. Nell'atmosfera standard è di 340 m/s al livello del mare (1.225 km/h), 328 m/s a 3.000 m, 316 m/s a 6.000 m e 295 m/s tra 11.000 m e 20.000 m di altitudine, dove la temperatura è costante a -56,5 °C. Un caccia che accelera ad alta quota raggiunge Mach 1 a circa 1.060 km/h; lo stesso aereo dovrebbe raggiungere 1.225 km/h al livello del mare. Per questo piloti e ingegneri parlano in numeri di Mach invece che in chilometri all'ora: questo numero descrive cosa accade all'aria intorno all'aereo.

Sotto Mach 1, le perturbazioni di pressione generate da un aereo viaggiano davanti a esso e "avvisano" l'aria di scostarsi. Una volta raggiunta la velocità del suono, queste perturbazioni non possono più superarlo; si accumulano e formano onde d'urto — prima sopra le zone in cui il flusso accelera localmente (la parte superiore dell'ala può già essere in velocità supersonica a Mach 0,8, anche se l'aereo stesso non lo è), poi sul muso e sui bordi d'attacco. La resistenza aerodinamica aumenta fortemente, il centro di pressione si sposta all'indietro, e le superfici di controllo convenzionali perdono efficacia — ciò che rendeva le picchiate dei caccia della Seconda Guerra Mondiale così pericolose. Per un osservatore al suolo, il passaggio delle onde d'urto viene percepito come un boom sonico, un doppio boato che accompagna l'aereo per tutto il tempo in cui mantiene velocità supersonica, non solo nel momento in cui supera Mach 1.

Il primo volo supersonico documentato in volo orizzontale fu quello di Chuck Yeager il 14 ottobre 1947, a bordo del Bell X-1, dopo essere stato lanciato da un B-29 sopra il deserto del Mojave: raggiunse Mach 1,06, circa 1.127 km/h, a 13.100 m di altitudine (43.000 ft). L'X-1 utilizzava uno stabilizzatore orizzontale completamente mobile, la soluzione che ripristinava la controllabilità nel regime transonico e che venne poi adottata da ogni aereo supersonico. Il Concorde, il solo aereo passeggeri a superare regolarmente questa velocità, cessò le operazioni nel 2003; i caccia la superano abitualmente, e diversi progetti di jet executive supersonici cercano di riportare la velocità del suono nell'aviazione civile.