Jäger und Militärs sind mit dem Geräusch fliegender Kugeln und Granaten bestens vertraut. Dieser Klang ist zischend-zischend und zeichnet sich nicht durch die Reinheit des Tons aus. In der kurzen Flugzeit der Kugel werden Sie feststellen, dass sich der Ton dieses Geräusches von hoch zu tief ändert.
Um die Ursache des charakteristischen Geräusches beim Fliegen einer Kugel zu verstehen, achten Sie auf die Form der Kugeln, die Sie kennen. Jagdgeschosse für Glattrohrwaffen sind rund oder zylinderförmig (Yakan, Mayer-Geschoss). Für Sport- und Militärwaffen werden konische Geschosse oder Geschosse mit abgerundeter Front in Flugrichtung verwendet. Offensichtlich ist die Aerodynamik des Geschosses nicht perfekt und trägt nicht zu seiner guten Umströmung bei.
Der Wissenschaftler Theodor von Karman untersuchte das Verhalten von Staukörpern in Strömungen von Flüssigkeiten oder Gasen und entdeckte, dass sich hinter solchen Körpern eine Wirbelbahn bildet. Dieses Phänomen wird als "Karman-Spur" bezeichnet. Die Dichte der Luftströmungen in Wirbeln ist unterschiedlich und ändert sich zyklisch bzw. man kann sich einen Wirbel als Generator akustischer Wellen vorstellen. Und Schall ist eine akustische Welle.
Sie kennen wahrscheinlich das Omen, nach dem ein Kämpfer nur das Pfeifen der vorbeigeflogenen Kugel hört. Dieses Zeichen hat eine völlig wissenschaftliche Grundlage. Das Geschoss fliegt mit Unterschallgeschwindigkeit, und die Wirbelbahn befindet sich dahinter entlang der Flugbahn. Außerdem hört der Mensch nicht die Wirbel des "Karman-Pfades" selbst, sondern die Wellen, die er im umgebenden Luftraum bildet, wenn er damit in Kontakt kommt. Das heißt, eine Person, die das Geräusch einer vorbeiziehenden Kugel hört, befindet sich nicht auf der Flugbahn der Kugel, sondern neben dieser Flugbahn.
Eine einfache Erfahrung wird Ihnen helfen zu verstehen, wie eine Wirbelstraße aussieht. Geben Sie etwas Wasser in die Wanne und geben Sie eine kleine Menge Schaum eines beliebigen Reinigungsmittels auf die Oberfläche. Schieße eine Attrappenkugel in die Wanne. Es kann ein Kinderboot mit scharfem Bug und stumpfem Heck sein oder ein flaches Schaumstoffmodell in beliebiger Form. Streichen Sie das Layout über die Wasseroberfläche. Im Nachlauf des Modells sehen Sie Wirbel aus Schaumblasen. Dies ist die "Karman-Spur".
Beachten Sie, dass Sie diese Flugbahn aus einem bestimmten Winkel beobachten, wenn Sie sich in der Nähe der Flugbahn des Geschosses befinden. Wenn der Wirbelweg in einem Winkel nahe einer geraden Linie zu Ihnen verläuft, ist der Abstand zur Wirbelquelle minimal, dann folgt der Schall dem kürzesten Weg. Aber die Kugel flog vorbei, und jetzt vergrößert sich die Entfernung zur Quelle der Wirbel. Die Geschossgeschwindigkeit ist hoch und vergleichbar mit der Schallgeschwindigkeit. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Wirbel aufgrund der Verzögerung der Schallwellen als zunehmend wahrgenommen wird. Subjektiv ist dies als Abnahme des Audiotons zu hören. In der Physik wird dieses Phänomen als Doppler-Effekt bezeichnet. Es ist einer der Beweise für die Wellennatur des Schalls.
