Из-за чего нам видно преодоление сверхзвуковой скорости?

Воронка не обязательно "видимая". Сам по себе звук - невидим, и в подавляющем большинстве случаев появившаяся ударная волна проявляет себя ТОЛЬКО звуком. То есть, хлопком. А видимой она становится только в очень узком диапазоне условий - при определенной температуре и влажности. Спору нет, это зрелищно.

Откуда берется этот конус? Тут поможет банальный учебник физики. Я объясню сейчас.
Знаешь ли ты, что способность жидкости растворять в себе вещества, зависит от температуры? Например, в горячей воде может раствориться заметно больше сахара или соли, чем в холодной. Знаешь об этом? Так или иначе - знай :-) Если ты возьмешь кипяток и постараешься растворить в нем столько сахара, сколько удастся, то получишь слегка вязкий "сироп". Он, может, и погуще простой воды, но это по-прежнему жидкость, в которой НЕТ твердых частиц. Но попытайся охладить этот сироп - и увидишь, что в нем неизбежно выпадут кристаллы сахара, которые ни за какие коврижки не соглашаются растворяться. Просто холодная вода НЕ МОЖЕТ впихнуть в свой раствор столько сахара, сколько может горячая. Знаешь об этом?

Так вот, та же закономерность работает и в газе. Горячий воздух может "вместить" в себя намного больше водяного пара (тоже газ), нежели холодный. В горячем воздухе ты можешь испарить сколько-то литров воды так, что она реально станет ГАЗОМ - т. е. будет прозрачна и невидима в этом воздухе. Но стоит тебе ОХЛАДИТЬ этот воздух - и он уже не может вместить в себя столько водяного пара. Если ты охладишь воздух так, что содержащийся в нем водяной пар уже не может оставаться паром, то этот излишек воды КОНДЕНСИРУЕТСЯ - выпадает в осадок. Превращается в мелкие капельки жидкости, которые выглядят как белесый непрозрачный туман. Именно поэтому в кондиционерах вода выпадает в осадок и начинает капать из холодного воздушного тракта в виде рельных капель жидкости. Именно поэтому воздух после калорифера оказывается "пересушенным", и от него трескается кожа на нежных участках тела.

Так вот. Когда самолет летит быстро (необязательно со сверхзвуковой скоростью, просто достаточно быстро), то ЗА СПИНОЙ этого самолета образуется коническая область пониженного давления. Воздух был "разорван" самолетом, и еще не успел "схлопнуться" за его спиной. Понижение давления, вызванное самолетом, по закону Бернулли вызывает внезапное понижение температуры. Воздух за спиной самолета всегда несколько холоднее, чем перед ним. Ну, а холодный воздух может вместить в себя МЕНЬШЕ водяных испарений, чем теплый. Поэтому, если воздух достаточно влажен (под предел его "вместительности"), то он за спиной самолета неожиданно оказывается более холодным, и уже не может содержать то количество пара, которое там имеется. Поэтому водяные испарения мгновенно "выпадают в осадок" - т. е. превращаются в непрозрачный туман. А потом, как только давление снова выравнивается, этот туман СНОВА растворяется и становится газом, невидимым для глаза.

Вот поэтому конус непрозрачного тумана появляется сразу вслед за самолетом, и немедленно пропадает снова. Для этого нужно четко ограниченное сочетание температуры и влажности - поэтому такой эффект проявляется далеко не всегда.

Воздух уплотняется и меняется показатель преломления.

Это Эффект Прандтля — Глоерта. При повышенной влажности воздуха может появляется и на дозвуковых скоростях.

Это не звук. Это конденсатное облако. Впереди самолета создается зона повышенного давления, а позади - пониженного. Раз давление понижается, то и температура понижается. Понижение температуры вызывает конденсацию водяных паров. Вообще-то это случается не только на сверхзвуковых скоростях, но и на скоростях ниже звука.