A que distância fica a velocidade do som?

O som não tem um alcance fixo; é uma onda de pressão que se propaga para fora até esmaecer abaixo do limiar de audição. O que é fixo, para uma dada temperatura do ar, é a rapidez com que essa onda se move. A 20 °C e pressão atmosférica ao nível do mar, a velocidade do som é de cerca de 343 m/s, ou 1.235 km/h. Esse valor resulta da rapidez com que as moléculas de ar conseguem transmitir uma perturbação às vizinhas, o que depende da velocidade com que elas se movem, e isso, por sua vez, depende da temperatura. Pressão e altitude só têm efeito por meio da sua influência na temperatura: à mesma temperatura, ar rarefeito e ar denso transportam o som à mesma velocidade.

Quando se trata de distância, ajuda converter a velocidade em tempos de percurso. A 343 m/s, o som percorre 100 m em cerca de 0,3 s, um quilômetro em cerca de 2,9 s e 10 km em cerca de meio minuto. É por isso que o trovão segue um raio com um atraso de cerca de três segundos por quilômetro, e é por isso que o ruído de um jato voando alto parece vir de um ponto bem atrás da posição real da aeronave: até o som chegar ao solo, o avião já voou mais adiante. Um avião comercial a 11.000 m está, para alguém diretamente abaixo, a cerca de 37 segundos de som de distância, e nesse tempo já voou cerca de 9 km mais.

A aviação expressa a velocidade do som como Mach 1 e mede a velocidade de voo como uma fração disso, porque a física do fluxo de ar muda quando uma aeronave se aproxima desse valor. No ar frio da troposfera superior, padrão de −56,5 °C a partir de 11.000 m, o som se move a apenas cerca de 295 m/s (1.062 km/h, 573 kn). Um jato que viaja ali a 900 km/h voa a cerca de Mach 0,85, perto do ponto em que ondas de choque e arrasto aumentam abruptamente, por isso os aviões comerciais viajam exatamente ali e não mais rápido. O Concorde voava a cerca de Mach 2, o dobro da velocidade local do som, alcançando 2.150 km/h a 17.000 m. O mesmo número de Mach perto do solo, em ar mais quente, corresponderia a uma velocidade maior em km/h, por isso o machímetro, e não o velocímetro, mostra ao piloto o quão perto a aeronave está do limite do som.