Rychlost zvuku byla po staletí považována za nepřekonatelnou bariéru, ale lidská vynalézavost dokázala nemožné.

Od prasknutí biče, přes svištící kulky, až po průlomový let Charlese „Chucka“ Yeagera – historie překonávání zvukové bariéry je plná fascinujících objevů a technologických revolucí.

Ponořte se s námi do světa aerodynamiky a zjistěte, jak se člověk stal rychlejším než zvuk.

Lidé jsou odedávna fascinováni rychlostí. Za neprolomitelnou bariéru byla dlouhou dobu považována rychlost zvuku. Nejrůznější lidské výtvory ji však postupně překonaly.

Došlo i na cestování nadzvukovou rychlostí, které se ale dodnes potýká s celou řadou překážek a pro běžného smrtelníka je nyní nedostižné. Letečtí inženýři nicméně pokračují v hledání nových cest, jak nadzvukovou dopravu opět přiblížit masám.

Rychlostí zvuku rozumíme rychlost, kterou se zvukové vlny šíří prostředím, jako je vzduch, voda či pevné látky, přičemž v kapalinách se říší rychleji a plynem pomaleji. Rychlost šíření daným materiálem závisí na jeho hustotě a pružnosti.

Proto není rychlost zvuku pevně stanovena, nicméně obvykle máme na mysli zvuk šířící se vzduchem. Při teplotě 20 °C je rychlost zvuku 343 m/s neboli 1235 km/h.

Nadzvukové práskání bičem

Prvním výtvorem, s jehož pomocí člověk rychlost zvuku překonal, byl bič. Bič práskne, tedy vydá zvukový efekt podobný výstřelu, pouze tehdy, když jeho špička překoná rychlost zvuku. Tomuto efektu se říká akustický třesk.

Dochází k němu, ovšem v mnohem silnější míře, i u nadzvukových letadel v momentu, když překonají rychlost zvuku. Špička biče se v počáteční fázi švihu bičem pohybuje podzvukovou rychlostí.

Při svém pohybu musí rozrážet vzduch, čímž vytváří pro lidské ucho neslyšitelný zvuk.

Rychlost, jako když střelíš

Zvukové vlny se od ní šíří všemi směry. Když v další fázi švihu špička biče překoná rychlost zvuku, v podstatě skočí před zvuk, který sama dříve vytvořila.

Tím se stane, že zvuk, který měla do té doby před sebou a který má teď za sebou, protože už se pohybuje nadzvukovou rychlostí, se srazí a vytvoří akustický třesk, prasknutí neboli bang. Bič prorazil zvukovou bariéru.

Dalším lidským vynálezem, který překonal rychlost zvuku, je pak kulka vystřelená z pistole.

Od bambusu ke kovu

První palné zbraně se objevily přibližně v 10. století v Číně. Bambusové hlavně, obsahující střelný prach a peletové projektily, byly namontované na hlavně kopí, aby zvýšily efektivnost těchto zbraní při obraně v obležení.

Ve 13. století je nahradily kovové hlavně a byly zdokonaleny i ruční kanony.

Dlouhou dobu byly palné zbraně nabíjeny zepředu, a to vložením odměřené dávky střelného prachu, s prvním jednotným funkčním nábojem přišel roku 1812 švýcarský vynálezce Samuel Johannes Pauly (1766–1821).

Zásadní změna ve vedení války

Náboj tvoří projektil (neboli střela, lidově kulka), střelný prach a zápalka, dohromady umístěné v kovové nábojnici. Zpočátku měl u historických zbraní projektil tvar koule, ty moderní jsou protáhlé. Jejich tvar má nejvýhodnější aerodynamické vlastnosti.

Od renesance se moderní válčení spoléhalo právě na střelné zbraně, které tak významně ovlivnily expanzi západní civilizace a zásadním způsobem změnily způsob vedení války.

Jak rychle letí projektil?

Nejvyšší rychlosti dosahuje projektil těsně po opuštění hlavně, jedná se o tak zvanou úsťovou rychlost, jež je jedním ze stěžejních parametrů, které se u střelných zbraní sledují. Například u revolveru Smith &

Wesson 629 ráže .44 Magnum opustí střela hlaveň rychlostí 520 m/s, což je čtyřnásobná rychlost oproti té, kterou se dokáže rozjet nejrychlejší auto světa. A tankový kanón Rheinmetall Rh-120 střela opustí rychlostí 1750 m/s, což je pětkrát rychleji než zvuk.

Pokusy o změření rychlosti zvuku

Prvním člověkem, který se rychlost zvuku pokusil změřit, byl francouzský kněz, matematik a fyzik Marin Mersenne (1588–1648), který je nazýván „otcem akustiky“. Při pokusech s kanonem naměřil rychlost zvuku 428 m/s.

Rychlostí zvuku se zabýval i fyzikální velikán Isaac Newton (1642–1727). Roku 1686 tleskal rukama na chodbě Trinity College v Cambridgi a měřil, za jak dlouho uslyší ozvěnu. Poté, co změřil délku chodby, snadno zjistil, jak rychle se zvuk šíří.

Jeho výpočty byly jen o 15 % nepřesnější než moderními metodami změřená hodnota.

Nacistické rakety V-2

Nadzvuková rychlost sehrála důležitou, bohužel ne v pozitivním slova smyslu, roli i během druhé světové války. Nacisté využívali balistické rakety V-2 k bombardování nepřátelských cílů, především Londýna a belgických Antverp.

Ty létaly (a padaly) nad Británii nadzvukovou rychlostí a nebyla proti nim tehdy možná žádná přímá obrana. Ničeny mohly být nepřímo poškozováním jejich odpalovacích zařízení či samotných raket během jejich přepravy mezi místem výroby a odpalu.

Létající plynové potrubí

O zahájení ofenzivy raketami V-2 rozhodl německý kancléř Adolf Hitler (1889–1945) dne 29. srpna 1944, první útok proběhl 8. září.

Ničivé raketové útoky, před nimiž nebylo možné dostatečně včas varovat, se britská vláda zpočátku pokoušela před veřejností, kvůli zachování morálky, utajit. Exploze sváděla na havárie plynového potrubí, věřil tomu ovšem jen málokdo.

Londýňané proto raketám říkali „létající plynové potrubí“. Až 10. listopadu 1944 britský premiér Winston Churchill (1874–1965) oficiálně v parlamentu přiznal, že Anglie je již několik týdnů pod raketovými útoky, které trvaly až do března 1945.

Jako první letěl nadzvukovou rychlostí

Prvním člověkem, který překonal rychlost zvuku, byl americký pilot Charles Yeager (1923–2020), kterému všichni říkali Chuck, dne 14. října 1947. Předtím, než se mu něco takového vůbec mohlo podařit, bylo nutné, aby konstruktéři vyvinuli letoun, v jehož útrobách by rychlost zvuku mohl překonat.

Inspirací pro jeho konstrukci se americkým inženýrům stal projektil střelné zbraně. Jeho hladké linie směřující k průrazné špičce se staly vzorem pro aerodynamický experimentální letoun Bell X-1.

Bell X-1, inspirovaný projektilem

Ten disponoval čtveřicí raketových motorů, které mohly stroj nasměrovat k překonání Mach 1, tedy hranici rychlosti zvuku kolem 1223 km/h.

Onoho slavného říjnového dne roku 1947 se Charles Yeager nechal spolu se svým strojem vynést do devítikilometrové výšky bombardérem B-29. Následně postupně zapínal čtyři motory, které Bell X-1 přibližovaly k vysněné hranici prolomení zvukové bariéry.

Podařilo se to za 20 vteřin, během nichž se Yeager stal nejrychlejším člověkem planety a zároveň popostrčil lidstvo k další revoluci v letecké dopravě.

Cesta k překonání rychlosti zvuku je fascinujícím příběhem lidské houževnatosti a geniality. Od jednoduchého biče až po sofistikované letouny, každý krok posunul hranice možného a otevřel nové obzory v oblasti techniky a dopravy.

I když nadzvukové cestování pro běžného člověka zůstává snem, odkaz průkopníků, jako byl Chuck Yeager, inspiruje dodnes k hledání dalších inovativních řešení pro budoucnost letectví.