إذا سبق لك أن شاهدت وميض البرق في سماء الليل ثم قمت بحساب عدد الثواني التي استغرقتها حتى يصل الرعد إلى أذنيك ، فأنت تعلم بالفعل أن الضوء ينتقل بسرعة أكبر بكثير من يبدو. هذا لا يعني أن الصوت ينتقل ببطء أيضًا ؛ في درجة حرارة الغرفة ، تنتقل الموجة الصوتية بسرعة تزيد عن 300 متر في الثانية (أكثر من 1000 قدم في الثانية). تختلف سرعة الصوت في الهواء تبعًا لعدة عوامل ، بما في ذلك الرطوبة.
تخيل جزيء هواء يتمايل عبر الفضاء ويصطدم بجار حتى يرتد كل منهما عن الآخر مثل زوج من الكرات المطاطية. الجزيء الثاني يندفع الآن حتى يصطدم بآخر وهكذا. ينقل كل من هذه الاصطدامات الطاقة من الجزيء الأول إلى الثاني. هذه هي الطريقة التي تنتقل بها الموجات الصوتية: يتم دفع جزيئات الهواء إلى الحركة بسبب اضطراب مثل اهتزاز الحبال الصوتية في حلقك ، وتنقل الاصطدامات هذه الطاقة من المجموعة الأولى من جزيئات الهواء إلى جيرانها وما إلى ذلك الى الخارج. في النهاية ، تنقل الموجة الطاقة ولكن ليس المادة ، مما يعني أن الاضطراب هو الذي ينتقل بدلاً من جزيئات الهواء نفسها.
عندما تتحدث عن سرعة الصوت ، فأنت تتحدث عن مقدار الوقت الذي تستغرقه الموجة الصوتية أو الاضطراب للانتقال من المكان الذي بدأت منه إلى أذنك. يتم تحديد سرعة الموجة الصوتية بواسطة الوسيط أو المادة التي تنتقل الموجة عبرها ؛ نفس الموجة ستذهب أسرع في الهيليوم مما تفعله في الهواء ، على سبيل المثال. كل مادة لها خاصيتان تحددان مدى سرعة نقل الصوت: كثافتها وصلابتها أو معامل المرونة.
لا تتغير "صلابة" الهواء أو معامل المرونة الخاص به مع الرطوبة. ومع ذلك ، فإن الكثافة تفعل ذلك. مع زيادة الرطوبة ، تزداد أيضًا نسبة جزيئات الهواء التي هي جزيئات الماء. جزيئات الماء أقل كتلة بكثير من جزيئات الأكسجين أو النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي كلما زاد حجمها جزء من الهواء يتكون من بخار الماء ، وكلما قلت الكتلة لكل وحدة حجم ، وأقل كثافة الهواء يصبح. تترجم الكثافة المنخفضة إلى انتقال أسرع للموجات الصوتية ، لذلك تنتقل الموجات الصوتية بشكل أسرع عند الرطوبة العالية. ومع ذلك ، فإن الزيادة في السرعة صغيرة جدًا ، لذا يمكنك تجاهلها في معظم الأغراض اليومية. في درجة حرارة الغرفة عند مستوى سطح البحر ، على سبيل المثال ، ينتقل الصوت بنسبة 0.35 بالمائة أسرع في الرطوبة بنسبة 100 بالمائة (هواء رطب جدًا) مقارنة بنسبة 0 بالمائة رطوبة (هواء جاف تمامًا).
يكون تأثير الرطوبة على سرعة الصوت أكبر قليلاً في ضغوط الهواء المنخفضة ، مثل تلك التي تتعرض لها على ارتفاعات عالية. على ارتفاع حوالي 6000 متر (20000 قدم) فوق مستوى سطح البحر ، على سبيل المثال ، الفرق بين سرعة الصوت الهواء الجاف في درجة حرارة الغرفة عند 0٪ رطوبة ونفس الهواء عند 100٪ رطوبة حوالي 0.7 نسبه مئويه. تؤدي زيادة درجة الحرارة أيضًا إلى تضخيم تأثير الرطوبة على سرعة الصوت في الهواء ، على الرغم من أن الزيادة متواضعة نسبيًا مرة أخرى.
