Origine du bang supersonique

Contrairement à une idée reçue, le bang supersonique n'est pas causé par le franchissement du mur du son, mais par la propagation d'une onde de choc derrière le mobile lorsque sa vitesse est supérieure à celle du son.  A chaque position de l’avion, celui-ci provoque une onde sonore que l’on peut représenter par un cercle dont le centre est la position de l’avion. Lorsque l’onde sonore provoquée par l’avion commence à se propager, l’avion se trouve déjà à une autre position et en crée une autre. Le cône de choc est en fait la tangente aux différents cercles correspondant à ces différentes ondes sonores.

 

Lorsqu’un avion vole en vitesse subsonique, les ondes sonores produites par l’avion se propagent tout autour de l’avion et elles peuvent s’éloigner les unes des autres. Notre oreille reçoit donc les ondes les unes après les autres et on entend l’avion normalement.

Au contraire, lorsqu’un avion vole en vitesse supersonique, ces ondes sonores sont créées plus rapidement et elles n’ont pas le temps de s’éloigner les unes des autres. À la manière du sillage d'un bateau se déplaçant à une vitesse élevée, ces ondes s'accumulent formant un cône, appelé cône de Mach ou cône de choc. Ce cône correspond à une concentration des ondes sonores derrière l'appareil, qui est perçue comme un choc sonore, le bang. Il serait plus exact de parler de double-bang car le premier correspond à l'onde de choc issue du nez de l'avion et surtout du bord d'attaque des ailes alors que le second serait formé sur l'empennage arrière. Mais ces deux bangs sont souvent très proches et pas toujours faciles à distinguer, c'est pourquoi la plupart des gens ont coutume de penser qu'il ne se produit qu'un seul bang. Avant le passage de ce cône, le signal n'est pas arrivé aux molécules. C'est donc le calme plat. Au passage du cône, les molécules reçoivent brusquement le signal correspondant à toute une portion de la trajectoire. C’est parce que ces ondes sonores continuent de s’accumuler tant que l’avion vole en vitesse supersonique que l’on entend le bang sonore aussi après le passage du mur du son.