Si vous avez déjà regardé des éclairs scintiller dans le ciel nocturne et compté ensuite combien de secondes cela a pris pour que le tonnerre atteigne vos oreilles, vous savez déjà que la lumière voyage beaucoup plus rapidement que sonner. Cela ne signifie pas non plus que le son voyage lentement; à température ambiante, une onde sonore se déplace à plus de 300 mètres par seconde (plus de 1 000 pieds par seconde). La vitesse du son dans l'air varie en fonction de plusieurs facteurs, dont l'humidité.
Imaginez une molécule d'air traversant l'espace et s'écrasant sur un voisin de sorte qu'elles rebondissent l'une sur l'autre comme une paire de balles en caoutchouc. La deuxième molécule se précipite maintenant jusqu'à ce qu'elle entre en collision avec une autre et ainsi de suite. Chacune de ces collisions transfère de l'énergie de la première molécule à la seconde. C'est ainsi que les ondes sonores voyagent: les molécules d'air sont mises en mouvement par une perturbation comme la vibration des cordes vocales dans votre gorge, et les collisions transfèrent cette énergie du premier ensemble de molécules d'air à leurs voisins et ainsi de suite vers l'extérieur. En fin de compte, l'onde transfère de l'énergie mais pas de la matière, ce qui signifie que c'est la perturbation qui se déplace plutôt que les molécules d'air elles-mêmes.
Lorsque vous parlez de la vitesse du son, vous parlez du temps qu'il faut à l'onde sonore ou à la perturbation pour passer de l'endroit où elle a commencé à votre oreille. La vitesse d'une onde sonore est déterminée par le milieu ou le matériau à travers lequel l'onde se déplace; la même onde ira plus vite dans l'hélium que dans l'air, par exemple. Chaque matériau a deux propriétés qui déterminent la rapidité avec laquelle il transmet le son: sa densité et sa rigidité ou module d'élasticité.
La "rigidité" de l'air ou son module d'élasticité ne change pas avec l'humidité. La densité, cependant, le fait. À mesure que l'humidité augmente, le pourcentage de molécules d'air qui sont des molécules d'eau augmente également. Les molécules d'eau sont beaucoup moins massives que les molécules d'oxygène, d'azote ou de dioxyde de carbone. fraction de l'air constituée de vapeur d'eau, moins la masse par unité de volume est importante et moins l'air est dense devient. Une densité plus faible se traduit par un déplacement plus rapide des ondes sonores, de sorte que les ondes sonores se déplacent plus rapidement à une humidité élevée. L'augmentation de la vitesse, cependant, est très faible, donc pour la plupart des utilisations quotidiennes, vous pouvez l'ignorer. Dans l'air à température ambiante au niveau de la mer, par exemple, le son se propage environ 0,35 % plus rapidement à 100 % d'humidité (air très humide) qu'à 0 % d'humidité (air complètement sec).
L'effet de l'humidité sur la vitesse du son est légèrement plus important à des pressions atmosphériques plus basses, comme celles que vous rencontrez à haute altitude. À environ 6 000 mètres (20 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer, par exemple, la différence entre la vitesse du son dans l'air sec à température ambiante à 0 pour cent d'humidité et le même air à 100 pour cent d'humidité est d'environ 0,7 pour cent. L'augmentation de la température amplifie également l'effet de l'humidité sur la vitesse du son dans l'air, bien que là encore l'augmentation soit relativement modeste.