Ist es möglich, auf der Schockwelle zu "reiten", die auftritt, wenn sich ein Objekt mit Überschallgeschwindigkeit bewegt?
Eine Stoßwelle unterscheidet sich von Schallwellen. Sie entsteht insbesondere, wenn ein mit Überschallgeschwindigkeit bewegter Körper von einem Gasstrom umströmt wird. Gleichzeitig können Schallwellen ein sich bewegendes Objekt nicht überholen und davor einen Hochdruckbereich bilden, der als Stoßwellenfront bezeichnet wird.
Es ist schwer vorstellbar, wie Stoßwellen genau verwendet werden können, aber die Aufgabe wird dank der Experimente von Nick Parziales vom California Institute of Technology (C altech) und seinen Kollegen etwas einfacher. Sie demonstrierten, wie ein kugelförmiger "Surfer" in einem Windkanal aussehen könnte, der sich entlang von Druckwellen bewegt.
Um dieses Phänomen zu untersuchen, verwendeten die Forscher zwei Nylonkugeln unterschiedlicher Größe, die in einem Windkanal platziert wurden. Als die Geschwindigkeit des Luftstroms um die Kugeln M4 erreichte, wurde das Stoßwellenmuster mit der Methode der Schattenfotografie aufgenommen.
Sequentiell aufgenommene Frames erlauben uns zu sehen, dass sich die Kugeln, die nahe beieinander gestartet sind, sofort trennen, während die Flugbahn der kleinen Kugel relativ zur großen mit der Front der Stoßwelle zusammenfällt, die von der großen Kugel verursacht wird. Mit anderen Worten, die kleine Kugel bewegt sich entlang der Stoßwelle, die von ihrem größeren "Begleiter" erzeugt wird.
Die Gruppe von Parziales hat ein 3D-Computermodell entwickelt, das die Berechnung verschiedener Systemparameter (Trajektorien, aerodynamische Kräfte usw.) ermöglicht. Die Forscher sagen, dass das Ergebnis stark von der Geometrie des Systems abhängt.
Auf Schockwellen reisende "Surfer" findet man jedoch nicht nur unter Laborbedingungen. Ein Beispiel dafür, was in der Natur vorkommt, ist der Zerfall eines Meteoriten, wenn kleinere Stücke an der Vorderseite der Stoßwelle entlanggleiten, die vom größten Stück erzeugt wird, und diese Oberfläche wiedergeben.
