Il concetto di velocità del suono è spesso associato a quello di barriera insormontabile, simile alla velocità della luce. Tuttavia, nonostante non sia una costante universale, la sua importanza non può essere sottovalutata. La velocità del suono varia in base al mezzo in cui si propaga e alla temperatura, rendendo il valore di Mach 1, ovvero la velocità del suono locale, un parametro fondamentale per chiunque tenti di superarlo.
Mach 1 è una misura che confronta la velocità di un fluido rispetto a un confine con la velocità del suono. Tuttavia, non esiste una velocità del suono universale, poiché essa varia a seconda del mezzo in cui il suono si propaga e della temperatura. Di conseguenza, Mach 1 corrisponde alla velocità del suono locale, ovvero la velocità nel mezzo attraverso il quale un oggetto si muove.
Mach 1 può variare notevolmente a seconda della temperatura e del materiale attraverso il quale ci si muove, oltre che in misura minore con altri fattori. Sebbene esista un Mach 1 per l’acqua o qualsiasi altro mezzo, è quasi sempre utilizzato per riferirsi al movimento attraverso l’aria, in particolare alle altezze in cui solitamente volano gli aerei.
Un oggetto solido che si muove attraverso un gas crea onde di pressione davanti e dietro di sé. Queste onde viaggiano alla velocità del suono in quel gas e, per qualcosa di grande come un aereo, rappresentano una forza da non sottovalutare. Con l’aumento della velocità dell’oggetto, le onde si comprimono, creando a Mach 1 il famoso boom sonico, che non solo è estremamente rumoroso, ma può anche causare danni materiali.
Le obiezioni al disturbo causato dal boom sonico hanno inevitabilmente portato a restrizioni sui voli che potrebbero causarlo. Queste restrizioni hanno aumentato i costi, rendendo impossibile acquistare un volo passeggeri da New York a Londra in tre ore, sebbene la NASA spera di risolvere questo problema.
Avvicinandosi a Mach 1, gli aerei sperimentano un aumento significativo della resistenza aerodinamica e possono diventare più difficili da controllare. Questo ha portato a definire Mach 1 come “barriera del suono”, con suggerimenti nei giornali che fosse impossibile superarla.
Un’analogia inesatta tra Mach 1 e c, la velocità della luce nel vuoto, ha tratto in inganno molte persone. Superare Mach 1 era considerato quasi impossibile da fare in sicurezza su un aereo, fino a quando Chuck Yeager non lo fece, portando al termine “barriera del suono”. Di conseguenza, una volta superato il limite apparente, e con i jet che superavano regolarmente la velocità del suono, molte persone hanno assunto che anche la velocità della luce sarebbe stata altrettanto permeabile.
La realtà della velocità della luce
Importante è il fatto che la possibilità di superare la velocità del suono locale non è mai stata in dubbio. Il crepitio di una frusta deriva dal piccolo boom sonico quando un utente esperto fa viaggiare il frustino più veloce di Mach 1. Il tuono è prodotto da un’onda d’urto simile nell’aria. La sfida era quella di aumentare le dimensioni.
Nel frattempo, più di un secolo dopo che Einstein ha pubblicato la teoria della Relatività Ristretta, non abbiamo prove di qualcosa che viaggi più veloce della velocità della luce, che si tratti di tachioni o di materia ordinaria accelerata per superare quella velocità.
La definizione ufficiale di Mach 1
A proposito, la definizione ufficiale di Mach 1 si riferisce alla velocità con cui un fluido scorre oltre un confine, ma di solito pensiamo a essa come alla velocità con cui un oggetto solido come un aereo si muove. Non preoccupatevi di questa discrepanza. Poiché tutto il movimento è relativo, se la velocità con cui si muove un aereo è misurata rispetto all’aria intorno ad esso, piuttosto che al suolo, l’aria scorrerà oltre di esso alla stessa velocità nella direzione opposta. È il movimento relativo dei due che conta. Di conseguenza, un aereo che viaggia con il vento può viaggiare più velocemente rispetto al suolo, rispetto alla velocità del suono nell’aria in cui si muove, senza superare Mach 1 e creare un boom sonico.
