Sisältö
Jos olet koskaan katsellut salaman välähtämistä yötaivaalla ja laskenut sitten kuinka monta sekuntia ukkosen saavuttaminen korviin, tiedät jo, että valo kulkee paljon nopeammin kuin ääni. Se ei tarkoita, että myös ääni kulkee hitaasti; huoneenlämpötilassa ääniaalto liikkuu yli 300 metriä sekunnissa (yli 1 000 jalkaa sekunnissa). Äänen nopeus ilmassa vaihtelee useista tekijöistä, mukaan lukien kosteus.
Ääniaallot
Kuvittele ilmamolekyyli, joka hoitaa avaruuden poikki ja kaatuu naapuriin niin, että ne kimpoavat toisistaan kuin pari kumipalloja. Toinen molekyyli kiihtyy nyt, kunnes se törmää toiseen ja niin edelleen. Jokainen näistä törmäyksistä siirtää energiaa ensimmäisestä molekyylistä toiseen. Näin ääniaallot kulkevat: ilmamolekyylit pakottavat liikkeelle häiriön, kuten kurkun äänilankojen värähtelyn, ja törmäykset siirtävät tämän energian ensimmäisestä ilmamolekyyliryhmästä naapureilleen ja niin edelleen ulospäin. Viime kädessä aalto siirtää energiaa, mutta ei väliä, mikä tarkoittaa sitä, että kulkee häiriö kuin ilmamolekyylit itse.
Nopeus
Kun puhut äänen nopeudesta, puhut kuinka paljon aikaa kuluu ääniaallon tai häiriön siirtymiseen paikasta, josta se alkoi korvalle. Ääniaallon nopeuden määrää väliaine tai materiaali, jonka läpi aalto kulkee; sama aalto kulkee nopeammin heliumissa kuin esimerkiksi ilmassa. Jokaisella materiaalilla on kaksi ominaisuutta, jotka määräävät kuinka nopeasti se siirtää ääntä: sen tiheys ja jäykkyys tai elastisuuskerroin.
ilma
Ilman tai sen kimmokerroksen "jäykkyys" ei muutu kosteuden mukana. Tiheys kuitenkin. Kosteuden kasvaessa samoin myös ilmamolekyylien prosentuaalinen osuus, jotka ovat vesimolekyylejä. Vesimolekyylit ovat paljon vähemmän massiivisia kuin happi-, typpi- tai hiilidioksidimolekyylit, ja siten mitä suurempi ilmaosuus on vesihöyryä, sitä pienempi massa tilavuusyksikköä kohti on ja sitä vähemmän tiheästä ilmasta tulee. Pienempi tiheys merkitsee nopeampaa ääni-aaltomatkaa, joten ääni-aallot kulkevat nopeammin korkeassa kosteudessa. Nopeuden kasvu on kuitenkin hyvin pieni, joten useimpiin päivittäisiin tarkoituksiin voit sivuuttaa sen. Esimerkiksi huoneen lämpötilassa merenpinnan ilmassa ääni kulkee noin 0,35 prosenttia nopeammin 100-prosenttisessa kosteudessa (erittäin kostea ilma) kuin 0-prosenttisessa kosteudessa (täysin kuiva ilma).
Muut tekijät
Kosteuden vaikutus äänen nopeuteen on hiukan suurempi matalammissa ilmanpaineissa, kuten korkeassa korkeudessa koetut. Esimerkiksi noin 6000 metrin (20 000 jalkaa) korkeudella merenpinnasta huoneenlämpötilan kuivassa ilmassa 0 prosentin kosteudessa ja samassa ilmassa 100 prosentin kosteudessa olevan äänen nopeuden ero on noin 0,7 prosenttia. Lämpötilan nousu lisää myös kosteuden vaikutusta ilman äänen nopeuteen, vaikka taas nousu on suhteellisen vaatimatonta.