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 hva som skjer når et fly bryter lydmuren.
VIDEO: Lær mer om dopplereffekten
Luftmotstand oppleves som en mur
Etter hvert som flyets hastighet stiger, blir det kortere mellom lydbølgene foran flyet – og frekvensen på lyden blir høyere.
Når flyet nærmer seg lydens hastighet, er lydbølgene foran flyet trykket så tett sammen at motstanden blir kraftigere. Det er dette 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, oppstår det trykkbølger som øker motstanden. Det 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.
Det overlydsbraket du hører, skyldes imidlertid ikke at flyet bryter gjennom trykkbølgene. Trykkbølgene bøyes nemlig bakover etter hvert som flyets hastighet stiger. Det braket du hører, oppstår i stedet i det øyeblikket trykkbølgene treffer bakken.
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.
Kan man se lydmuren?
Selve lydmuren er usynlig, men under de riktige værforholdene er det mulig å se en kjegleformet sky når et fly bryter lydmuren. 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 rundt flyet først varmes opp av trykkbølgen for deretter å bli raskt kjølt når trykkbølgen passerer. Den lavere temperaturen får luften til å kondensere og danne de vanndråpene som viser seg som en kjegleformet sky.
Dette fenomenet kan observeres når et fly bryter lydmuren, men den kjegleformede skyen kan også oppstå selv om et fly ikke bryter lydmuren.