Når du hører motorlyden fra et fly, er det bølger av lyd som sprer seg som usynlige ringer fra lydkilden. Lyd er nemlig trykkbølger, og det vi hører som lyd, er frekvensen av trykkbølgene.
Når flyet beveger seg framover, blir lydbølgene foran flyet presset sammen fordi lydkilden nærmer seg de lydbølgene den tidligere har sendt av sted.
Det resulterer i en høyere frekvens foran flyet og en lavere frekvens bak flyet. Den frekvensen lydbølgen observeres med, er altså avhengig av lydkilden og den som observerer.
Dette fenomenet kalles for dopplereffekten, og det er denne effekten som kan forklare hvorfor et fly kan bryte lydmuren.
VIDEO: Lær mer om dopplereffekten
Når bryter et fly lydmuren?
Etter hvert som flyets hastighet stiger, blir det kortere mellom lydbølgene foran flyet – og frekvensen på lyden blir høyere.
Når flyet kommer til lydens hastighet, er lydbølgene foran flyet presset så tett sammen at de danner en slags mur i form av en sjokkbølge. Det er det man kaller for lydmuren.
Lydens hastighet er både avhengig av temperaturen og det materialet lyden trenger igjennom. I luft ved 15 grader er lydens hastighet 340 meter i sekundet, 1224 kilometer i timen.
I høyere luftlag, der luften er vesentlig kaldere, vil lydens hastighet være lavere.
I 10 kilometers høyde kan det for eksempel være 60 minusgrader, og et fly i denne høyden vil bryte lydmuren når det passerer 1062 kilometer i timen.
De bølgene som dannes i kjølvannet av anden, ser ut som de lydbølgene som oppstår ved et fly som bryter lydmuren.
Lydbølger kan sammenlignes med bølger i vann
Man kan sammenligne lydbølger med bølger i vann. Når en and svømmer rundt i andedammen sin, sprer vannet seg i ringer rundt den.
Etter hvert som anden svømmer framover, vil nye bølger oppstå mens de første bølgene sprer seg i en større og større radius. Svømmer anden raskt nok, vil de nye bølgene innhente den første bølgen.
Lyd er bølger – akkurat som bølger i vann – som forplanter seg gjennom et stoff. Når den ene bølgen innhenter den andre, øker trykket, og det oppstår en sjokkbølgefront, som er det man kaller for lydmuren.
Hvorfor kommer det et smell når et fly bryter lydmuren?
Når et fly bryter lydmuren, oppstår det et kraftig smell. Det skyldes at flyet innhenter sin egen lyd.
Når flyet innhenter de lydbølgene det tidligere har sendt ut, er lydbølgene presset så tett sammen at det er ikke noen lyd foran flyet. Det skaper store trykkforskjeller som nede på bakken oppleves som overlydssmell.
VIDEO: Se og hør et fly bryte lydmuren
Et fly som beveger seg raskere enn lyden, trekker en hale av overlydssmell etter seg. Smellet er så kraftig at det supersoniske passasjerflyet Concord først fikk lov til å bryte lydmuren når det var over havet.
Her ser vi et British Airways Concorde-fly.
Concord var verdens raskeste passasjerfly
Concord var et supersonisk fly – altså et fly som kunne bevege seg raskere enn lyden. Concorde-fly produseres ikke lenger, men har fortsatt rekorden som verdens raskeste passasjerfly.
Flyet kunne ikke bare fly raskere enn lyden, men var dobbelt så raskt som lyden, med en rekordhastighet på 2179 kilometer i timen.
Concord fløy kommersielle flyvninger i 27 år, men i 2003 lettet et Concorde-fly for forrige gang. Det var ikke lønnsomt med et fly som brukte så mye drivstoff, og folk var bekymret over støyplagene.
Lydmuren kan bli synlig
Lydmuren er ikke en egentlig mur, men ser snarere ut som en trakt. Lydmuren er vanligvis usynlig, men under de riktige værforholdene er det mulig å se lydmuren.
I så fall vil man se en kjegleformet sky som flyet trekker etter seg. Jo raskere flyet beveger seg, jo spissere blir skyen.
Under de riktige værforholdene kan man se lydmuren i form av en kjegleformet sky.
Skyen består av bitte små vanndråper og oppstår ved at luften er presset så mye sammen at vannet fortettes og danner en sky.
Dette fenomenet kan observeres når et fly bryter lydmuren, men den kjegleformede skyen kan også oppstå selv om et fly ikke bryter lydmuren.
