Når du hører motorlyden fra et fly, er det bølger af lyd, der spreder sig som usynlige ringe fra lydkilden. Lyd er nemlig trykbølger, og det, vi hører som lyd, er frekvensen af trykbølgerne.
Når flyet bevæger sig fremad, bliver lydbølgerne foran flyet trykket sammen, fordi lydkilden nærmer sig de lydbølger, den tidligere har sendt afsted.
Det resulterer i en højere frekvens foran flyet og en lavere frekvens bagved flyet. Den frekvens, lydbølgen observeres med, afhænger altså af lydkilden og af den, der observerer.
Dette fænomen kaldes for dopplereffekten, og det er denne effekt, der kan forklare, hvad der sker, når et fly bryder med lydmuren.
VIDEO: Lær mere om dopplereffekten
Luftmodstand opleves som en mur
I takt med at flyets hastighed stiger, bliver der foran flyet kortere mellem lydbølgernes top og bund og lydens frekvens bliver højere.
Når flyet kommer op på lydens hastighed, er lydbølgerne foran flyet trykket så tæt sammen, at der sker en stigning i modstand tæt ved lydens hastighed. Det er denne modstand, man kalder for lydmuren.
Lydens hastighed afhænger både af temperaturen og af det materiale, lyden trænger igennem. I luft ved 15 grader er lydens hastighed 340 meter i sekundet svarende til 1224 kilometer i timen.
I højere luftlag, hvor luften er væsentligt koldere, vil lydens hastighed være lavere.
I 10 kilometers højde kan der for eksempel være 60 minusgrader, og et fly i denne højde vil i det tilfælde kun behøve at flyve 1062 kilometer i timen for at bryde lydmuren.
De bølger, der dannes i kølvandet på anden, ligner de lydbølger, der opstår i halen på et fly, der bryder med lydmuren.
Lydbølger kan sammenlignes med bølger i vand
Man kan sammenligne lydbølger med bølger i vand. Når en and svømmer rundt i sin andedam, spreder vandet sig i ringe rundt om anden.
Som anden svømmer fremad, vil nye bølger opstå i takt med, at de første bølger spreder sig i en større og større radius. Svømmer anden hurtigt nok, vil de nye bølger indhente den første bølge.
Ligesom bølger i vand består lyd af bølger, der forplanter sig gennem et stof. Når den ene bølge indhenter den anden, opstår der trykbølger som øger modstanden. Det er det, man kalder for lydmuren.
Hvorfor kommer der et brag, når et fly bryder lydmuren?
Når et fly bryder lydmuren, opstår der et kraftigt brag. Det skyldes, at flyet i dette øjeblik indhenter sin egen lyd.
Det overlydsbrag, du hører, skyldes dog ikke at flyet bryder igennem trykbølgerne. Trykbølgerne bøjes nemlig bagud i takt med, at flyets hastighed stiger. Det brag, du hører, opstår i stedet i det øjeblik trykbølgerne rammer jorden.
VIDEO: Se og hør et fly bryde lydmuren
På videoen kan man høre overlydsbraget og endda se en kegleformet mur af vanddamp omgive flyet, når lydens hastighed overskrides. Dampen bliver dannet af luftens fugtighed, når lufttrykket falder i dalen mellem to lydbølger.
Et fly, der bevæger sig hurtigere end lyden, trækker en hale af overlydsbrag efter sig. Braget er så kraftigt, at det supersoniske passagerfly Concorden først måtte bryde lydmuren, når den var over havet.
Her ses et British Airways Concorde-fly.
Concorden er verdens hurtigste passagerfly
Concorden var et supersonisk fly, der kunne flyve med overlydsfart. Concorde-fly produceres ikke længere, men har stadig rekorden som verdens hurtigste passagerfly.
Flyet kunne ikke blot flyve hurtigere end lydens hastighed, men var dobbelt så hurtig som lyden med en rekordhastighed på 2.179 kilometer i timen.
Concorden fløj kommercielle flyvninger i 27 år, men i 2003 lettede et Concorde-fly for sidste gang. Det kunne ikke betale sig at få det olieslugende fartøj i luften, og desuden var folk bekymrede over de støjgener, flyets høje fart medførte.
LÆS OGSÅ: Verdens hurtigste passagerfly skal bryde lydmuren med madaffald som brændstof
Kan man se lydmuren?
Selve lydmuren er usynlig, men under de rigtige vejrforhold er det muligt at se en kegleformet sky, når et fly bryder lydmuren. Jo hurtigere flyet bevæger sig, jo spidsere bliver skyen.
Under de rigtige vejrforhold kan man se lydmuren i form af en kegleformet sky.
Skyen består af bittesmå vanddråber og opstår ved, at luften omkring flyet først opvarmes af trykbølgen for derefter at blive hurtigt nedkølet idet trykbølgen passerer. Den lavere temperatur får luften til at kondensere og danne de vanddråber, der viser sig som en kegleformet sky.
Dette fænomen kan observeres, når et fly bryder lydmuren, men den kegleformede sky kan også opstå, selvom et fly ikke bryder lydmuren.