Se hai mai visto un fulmine lampeggiare nel cielo notturno e poi hai contato quanti secondi ci sono voluti perché il tuono raggiunga le tue orecchie, sai già che la luce viaggia molto più rapidamente di suono. Ciò non significa nemmeno che il suono viaggi lentamente; a temperatura ambiente un'onda sonora viaggia a oltre 300 metri al secondo (più di 1.000 piedi al secondo). La velocità del suono nell'aria varia in base a diversi fattori, inclusa l'umidità.
Immagina una molecola d'aria che sfreccia attraverso lo spazio e si schianta contro una vicina in modo che rimbalzino l'una sull'altra come un paio di palline di gomma. La seconda molecola si precipita via finché non si scontra con un'altra e così via. Ognuna di queste collisioni trasferisce energia dalla prima molecola alla seconda. Ecco come viaggiano le onde sonore: le molecole d'aria sono costrette a muoversi da un disturbo come la vibrazione delle corde vocali nella tua gola, e le collisioni trasferiscono quell'energia dalla prima serie di molecole d'aria alle loro vicine e così via verso l'esterno. In definitiva, l'onda trasferisce energia ma non materia, nel senso che è il disturbo che viaggia piuttosto che le molecole d'aria stesse.
Quando parli della velocità del suono, stai parlando di quanto tempo impiega l'onda sonora o il disturbo a passare dal punto in cui è iniziato al tuo orecchio. La velocità di un'onda sonora è determinata dal mezzo o materiale attraverso il quale l'onda sta viaggiando; la stessa onda andrà più veloce nell'elio che nell'aria, per esempio. Ogni materiale ha due proprietà che determinano la rapidità con cui trasmette il suono: la sua densità e la sua rigidità o modulo elastico.
La "rigidità" dell'aria o il suo modulo elastico non cambia con l'umidità. La densità, tuttavia, lo fa. All'aumentare dell'umidità, aumenta anche la percentuale di molecole d'aria che sono molecole d'acqua. Le molecole d'acqua sono molto meno massicce delle molecole di ossigeno, azoto o anidride carbonica, quindi maggiore è frazione di aria costituita da vapore acqueo, minore è la massa per unità di volume e meno densa è l'aria diventa. Una densità inferiore si traduce in un viaggio più veloce delle onde sonore, quindi le onde sonore viaggiano più velocemente ad alta umidità. L'aumento della velocità, tuttavia, è molto piccolo, quindi per la maggior parte degli scopi quotidiani puoi ignorarlo. Ad esempio, nell'aria a temperatura ambiente al livello del mare, il suono viaggia circa lo 0,35% più velocemente con un'umidità del 100% (aria molto umida) rispetto a quando è allo 0% di umidità (aria completamente secca).
L'effetto dell'umidità sulla velocità del suono è leggermente maggiore a pressioni dell'aria più basse, come quelle che si verificano ad alta quota. A circa 6.000 metri (20.000 piedi) sul livello del mare, ad esempio, la differenza tra la velocità del suono a temperatura ambiente l'aria secca con 0 percento di umidità e la stessa aria con il 100 percento di umidità è di circa 0,7 per cento. L'aumento della temperatura amplifica anche l'effetto dell'umidità sulla velocità del suono nell'aria, sebbene anche in questo caso l'aumento sia relativamente modesto.