Warum ist Licht schneller als Schall?

Licht besteht aus Photonen, bei denen es sich um diskrete Energiesammlungen mit Wellen- und Teilcheneigenschaften handelt, während sich Schall als Welle durch ein Medium ausbreitet, wodurch es sich langsamer ausbreitet. Während Licht und Schall einige Ähnlichkeiten aufgrund der Welle-Teilchen-Dualität, ihre physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich erheblich.

Das meiste Licht stammt von Teilchen, die Energie in Form eines Photons freisetzen. Um etwas schneller reisen zu lassen, muss Energie proportional zu seinem Gewicht hinzugefügt werden. Da Photonen überhaupt keine Masse haben, ist ihre Geschwindigkeit durch dieses Naturgesetz nicht begrenzt. Als Ergebnis bewegen sich Photonen mit der maximal möglichen Geschwindigkeit: der Lichtgeschwindigkeit.

Licht braucht kein Medium, um sich zu bewegen, also kann es ungehindert durch den Weltraum reisen. Schall hingegen braucht ein Medium, um sich auszubreiten, also breitet sich der Schall nicht im nahen Vakuum des Weltraums aus. Wenn sich Schall durch Luft ausbreitet, wird seine Energie von Teilchen auf andere Teilchen übertragen, und diese Energieübertragung begrenzt seine Geschwindigkeit. Da Luft hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff besteht, muss der Schall diese Partikel anstoßen, um sich auszubreiten, was ihre maximale Geschwindigkeit weiter begrenzt.

Schall breitet sich in dichten Substanzen schneller aus; die Schallgeschwindigkeit ist durch Wasser höher als durch Luft und noch schneller durch feste Stoffe. Im Gegensatz zu Licht, das von fernen Sternen und Galaxien zur Erde gelangen kann, zerstreut sich Schall jedoch auf seiner Reise, wenn ihm nichts in die Quere kommt.