Eine Schallquelle entfernt sich mit Schallgeschwindigkeit - der Beobachter nimmt Folgendes wahr

Schall einer Schallquelle, die sich mit Schallgeschwindigkeit entfernt

Zur Vereinfachung wird mit einer Schallgeschwindigkeit von 300 m/s gerechnet.

1. Gehen Sie davon aus, dass sich eine Schallquelle in 300 m Entfernung vom Beobachter befindet. Dieser hört den Schall, der an dieser Stelle erzeugt wird nach einer Sekunde, auch wenn die Schallquelle sich entfernt. Er hört ihn nach T₀ + 1
2. Betrachten Sie nun die Situation eine halbe Sekunde später. Die Schallquelle ist nun 450 m entfernt. Der Schall erreicht den Beobachter also nach 1.5 Sekunden. Die Quelle ist zum Zeitpunkt T₀ + 0,5 in 450 m Entfernung. Der Beobachter hört den Schall, der an der Stelle 300 m zum Zeitpunkt T₀ erzeugt wurde noch nicht. Zum Zeitpunkt T₀+0,5 ist es beim Beobachter also noch still. Der Schall, der an dieser Position erzeugt wird, ist beim Beobachter nach T₀ + 0,5 + 1,5 = T₀ + 2
3. Überlegen Sie nun, was nach einer Sekunden geschieht. Die Schallquelle hat sich weiter mit Schallgeschwindigkeit entfernt. Sie ist nun 600 m entfernt. Der Schall, der dort erzeugt wird, braucht 2 Sekunden bis zum Beobachter. Es ist der Zeitpunkt T₀ + 1. Er hört den Schall, der an der ersten Position erzeugt worden ist. Der Schall, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, ist beim Beobachter wenn es T₀+ 1 + 2 = T₀+ 3
4. Gehen Sie wieder eine halbe Sekunde weiter. Die Schallquelle ist nun 750 m entfernt. Der Schall wird beim Beobachter nach 2,5 Sekunden zu hören sein, also wenn es T₀ + 1,5 + 2,5 = T₀ + 4 ist. Der Beobachter hört zum Zeitpunkt T₀ + 1,5 weder den Schall, der zum Zeitpunkt T₀ entstanden ist, noch den, der zum Zeitpunkt T₀ + 0,5 entstanden ist.

An dieser Überlegung ändert sich auch nichts, wenn der Schall direkt vom Beobachter startet oder zunächst auf diesen zufliegt und dann von ihm weg. In der Zeichnung würde der Beobachter dann nur an einer anderen Stelle hinter der Schallquelle stehen.

Was der Beobachter hört

• Da der Schall kontinuierlich erzeugt wird, wird der Beobachter zum Zeitpunkt T + 1,5 durch aus etwas hören können, aber wie aus den Ausführungen zu schließen ist, wird er immer weniger von dem Schall wahrnehmen, die Schallwellen treffen in größeren Abständen ein. Sie können sich das so vorstellen, dass der Schall dünner wird.
• Halten Sie sich vor Augen, dass Sie die beschriebene Situation im Alltag häufig erleben. Wenn ein Flugzeug mit Überschall auf sie zu fliegt, sehen Sie es, lange bevor der Schall bei Ihnen ankommt.
• Sie nehmen einen lauten Knall war, der durch die Überlagerungen der Schallwellen entstanden ist. Erst nach diesem Knall hören Sie das Flugzeug, aber recht leise. Das liegt an dem Phänomen, dass im ersten Teil beschrieben wurde.

In der Zeichnung können Sie recht gut sehen, wie das Phänomen zustande kommt. Die roten Kreise zeigen zum Beispiel die Situation nach 3 Sekunden. In Flugrichtung sehen die sich überlagernden Schallwellen, die für den Knall verantwortlich sind, dahinter die auseinandergezogenen Wellen, die den Beobachter treffen.