هل يُمكن اختراق حاجز الصوت فعلاً؟

تواجه الأجسام المتحركة في الهواء مقاومة تبطّئ سرعتها وانسيابيتها. وتهتم الكثير من الدراسات العلمية بمجال ديناميكا الهواء بحثًا عن التصاميم المناسبة للأجسام المتحركة كالسيارات والطائرات والتي تسهّل عليها عملية التنقل. لكن هذه التصاميم لا تزال تواجه في بعض الأحيان حاجزًا قويًا عندما تقترب الأجسام المتحركة من سرعة عالية جدًا تحاول تخطي سرعة الصوت. هذه المقاومة الهائلة هي التي يُصطلح عليها باسم حاجز الصوت. فما هو حاجز الصوت، وهل يمكن اختراق حاجز الصوت؟

ما هو حاجز الصوت؟

حاجز الصوت عبارة عن ظاهرة فيزيائية تُعيق الأجسام الكبيرة التي تعادل سرعتها سرعة الصوت، وتتشكل بانضغاط جزيئات الهواء الموجودة حولها وعلى سطحها. وعند وصول هذه الأجسام إلى سرعة الصوت يتشكّل ما يُسمى بالموجة الصادمة، والتي هي عبارة عن سحابة رفيعة لا يتجاوز سمكها بضعة سنتيمترات مخروطيّة الشكل، مؤلّفة من دخان أبيض كثيف.

ما هي سرعة الصوت؟

تعادل سرعة الصوت 340 مترًا في الثانية، أو 1224  كيلومترًا في الساعة. لكنها قد تختلف حسب الوسط الذي تنتقل فيه الموجات. وتتحدد خصائص سرعة الصوت من خلال الكثافة ومُعامل الحجم. وينتقل الصوت بسرعة أكبر خلال السوائل والأجسام الصلبة. كما أنّ سرعة الصوت تزداد مع زيادة درجة الحرارة.

هل يمكن اختراق حاجز الصوت؟

عندما تبلغ سرعة الجسم المتحرك في الهواء سرعة الصوت يحدث دوي صوتي عالي يؤشّر على حدوث اختراق حاجز الصوت. فعندما يتحرك الجسم بسرعة أقل من سرعة الصوت فإن موجات الصوت أو ما يعرف بالموجات الضغطية التي يصدرها هذا الجسم تكون أسرع منه وتنتشر قبله. أما إذا وصل هذا الجسم إلى سرعة الصوت فإن هذه الموجات الصوتيّة لا تستطيع أن تنتشر وتعلق في مكانها، فتتسبب بتشكيل موجات صدمة أو ما يُعرف بحاجز الصوت، وهي الموجات التي تكون قوية وتؤدي لتدفق الهواء بشكل غير مستقرّ حولَ الجسم المتحرك مما يتسبب في عرقلته. ولتجاوز هذه العرقلة تصمم الطائرات الحديثة مثلا بشكل يسمح لها بمرور حاجز الصوت دونَ أن تتعرض للصعوبات.

ماذا يحدث عند اختراق حاجز الصوت؟

ربما لا ننتبه كثيًرا كمشاهدين إلى ما يحدث عندما تنجح الطائرة في اختراق حاجز الصوت. لكن عادةً ما يُسمع صوت انفجار ضخم قد يؤدي إلى اهتزاز المباني القريبة منه، وإحداث بعض الدمار. وهذا الصوت هو تجمّع واتحاد الأمواج الصوتية التي تشكل موجة صوتية ذات سعة كبيرة جدًا تلحق بالطائرة، وعند وصولها إلى سطح الأرض نسمع الصوت العالي الذي يشبه صوت الانفجار "Sonic Boom"، وهذا الصوت ناتج عن اختراق حاجز الصوت.

يمكن تجسيد هذه الظاهرة من خلال تخيّل الأمواج الصوتية وهي تلحق الطائرة في شكل مخروط رأسه يتبع مسار الطائرة، وصوت اختراق حاجز الصوت الذي نسمعه هو نهاية المخروط الذي يلامس الأرض ويتبع مسار الطائرة. ذلك الانفجار الضخم ينتج عن الموجة الصادمة التي تتكوّن عند تحرك جسم بين طبقات الهواء بنفس سرعة الموجات الصوتية الناتجة أو بسرعة أكبر. وتحمل الموجة الصادمة طاقة مركزة وتنتشر في وسط صلب أو سائل أو غازي أو أحيانا خلال حقل فيزيائي كالمجال الكهرومغناطيسي. وتتميز تلك الموجة الصادمة بقصر زمن حدوثها، وبتغيير متقطع في خصائص الوسط المحيط. وتتسبب الموجة التصادمية في ارتفاع سريع وهائل في الضغط ودرجة الحرارة والكثافة في الوسط.

متى تم اختراق حاجز الصوت لأول مرة؟

لقد بدأت الاختبارات الأولى لاختراق حاجز الصوت مباشرة بعد الحرب العالمية الثانية، حيث كان الطيارون الذين شاركوا في الحرب أول من اكتشف ظاهرة حاجز الصوت، عندما كانت سرعتهم تبلغ مستويات قياسية. ويُعتقد أنّ أول من قام باختراق حاجز الصوت هو الطيار الألماني هانز غيدو عام 1945. وفي 14 أكتوبر/تشرين الأول 1947 سُجّلت أول تجربة رسمية لاختراق حاجز الصوت على يد الطيار الأميركي شوك ييغار. ولم تقتصر هذه التجارب على الطائرات فقط ،بل شملت أيضًا وسائل نقل برية كما هو الحال بالنسبة للمركبة "تراست إس إس سي" التي نجحت في اختراق حاجز الصوت وبلوغ سرعة 1227 كيلومتر في الساعة في صحراء نيفادا.

ماذا عن ما وراء حاجز الصوت؟

تطمح الأبحاث العلمية اليوم إلى تجاوز سرعة الصوت بخمسة أضعاف. وتسعى الكثير من مختبرات الطيران إلى بلوغ سرعة قياسية تصل إلى 5311 كيلومتر في الساعة، تعتبر بمثابة سرعة الصوت القصوى hypersonics. لكن السرعة القصوى تعني أيضًا التعامل مع تحديات قصوى في أجواء الطيران، كدرجات حرارة السطح العالية وإنتاج محركات من جيل جديد ووقود رخيص وأنظمة تحكم قوية.

خصائص الأمواج 

لقد قدَّم علمُ الفيزياء على طاولة العلوم عددًا من المفاجآت التي طوَّرت من كيفية تعامل الإنسان مع الطبيعة من حوله. وإن الجوانب البحثية والدراسات المهتمة بالأمواج أو الموجات على وجه الخصوص شاركت في صناعة عدد من الأجهزة الذكية والمرتبطة بكافة أشكال الحداثة، حتى إن الأقمار الصناعية تعتمد في الأصل على ما تتلقاه من أمواج.
تتحدث هذه الفقرة عن خصائص الأمواج.
قبل التعرف على خصائص الأمواج سيكون من الضروري معرفة ماهية الموجة أولًا. تُعَرَّفُ الموجة فيزيائيًا بكونها اضطراب أو اهتزاز دوري ينتشر من نقطة إلى نقطة أخرى بشكل تدريجي في وسط أو فضاء. وتعتبر الموجة أحد أشكال انتقال الطاقة، إذ تنتقل الطاقة من خلال الموجة من مكان إلى مكان آخر بينما تبقى المادة في مكانها في أغلب الأحيان. ويمكن شرح ذلك من خلال مثال بسيط، وهو حين تنتقل أمواج البحر إلى الشاطئ دون أن تحمل الكميات الهائلة من الماء معها، إذ تصل الأمواج إلى الشاطئ في النهاية ولكن الماء لا يصل إلا جزء بسيط منه.

خصائص الأمواج

تتشارك الأمواج في عدد من الخصائص، وفيما يلي توضيحًا لخصائص الأمواج:

• الطول الموجي (Wavelength) وهو المسافة ما بين قمتين متتالتين أو قاعين متتاليين في الموجة. 
• اتساع الموجة (Amplitude) وهي أقصى إزاحة للجسم في الوسط عن موضع اتزانه.
• سرعة الموجة (Velocity) وهي السرعة التي تنتشر بها الموجة من خلال الوسط ويمكن تعريفها بالمسافة التي تقطعها الموجة في وحدة زمنية معينة.
• الزمن الدوري (Period) وهو الوقت الذي تقطعه قمتان متتاليتان أو قاعان متتاليتان للعبور من خلال النقطة ذاتها في الوسط.
• تردد الموجة (Frequency) هو معكوس الزمن، أي واحد مقسوم على الزمن.

وبعد توضيح ماهية الموجة وخصائص الأمواج أو الموجات، أصبح ضروريًا معرفة نوعين مهمين من الموجات، ألا وهما الموجات الكهرومغناطيسية، والموجات الميكانيكية من خلال الآتي: 

• أولًا: الموجات الكهرومغناطيسية (Electromagnetic Waves)
  هي موجات تنتشر في الفراغ دون الحاجة لوسط ناقل. وتمتلك القدرة على الانتقال عبر كل من المادة والفراغ على عكس الموجات الميكانيكية التي لا يمكنها الانتقال عبر الفراغ. وهذا السبب وراء القدرة على رؤية النجوم ليلا. ومثال على الموجات الكهرومغناطيسية: الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة الحمراء، والضوء المرئي. 
• ثانيًا: الموجات الميكانيكية ((Mechanical Waves
  هي الموجات التي تحتاج لوسط لانتقالها كالصوت، فهي قادرة على الانتقال في الماء والهواء ولكنها لا تنتقل عبر الفراغ. وتعتمد سرعة الموجة على خصائص الوسط الناقل لها. ومثال على ذلك الموجات الصوتية التي تنتقل عبر الماء، فهي تنتقل بشكل أسرع من الموجات التي تنتقل عبر الهواء.أمثلة على الموجات الميكانيكية: الموجات الصوتية، وموجات الزلازل وموجات المحيط. 

سلوكيات الموجة
تواجه الموجة أثناء طريقها معترضات خارجية أحيانًا تؤثرعلى سلوكها الطبيعي، ويمكن التعرف على أهم السلوكيات التي تتخذها الموجة حين يعترضها شيء ما فيما يأتي:

• الانعكاس: تضطر الموجة للانعكاس عند اصطدامها بعارِضٍ ما، حين تتساوى زاوية سقوط الموجة مع زاوية انعكاس الموجة. 
• الانكسار: يحدث انكسار في الموجة عند تغيُّر الوسط الناقل الذي تمر به الموجة، إذ تختلف سرعة الموجة عند انتقالها من وسط ناقل إلى وسط ناقل آخر. فسرعة الموجة التي تنتقل في الماء تختلف عن سرعة الموجة التي تنتقل في الهواء. وإن انكسار الموجة يحدث عند انتقال الموجة بين وسطين ناقلين مختلفين اعتمادًا على تغير سرعة الموجة في الوسطين. 
• الانحراف: يحدث للموجة انحراف عندما تواجه فتحة صغيرة أو عارض صغير مقارنة بالطول الموجي لها، إذ تتصرف الموجة إما بانحنائها حول العائق أو مرورها عبر الفتحة ومن ثم انتشارها. تعرف حالتي الانحناء أو الانتشار اللتين تقوم بها الموجة في مثل هذه الحالات بانحراف الموجة. 
• التداخل الموجي: يحدث التداخل الموجي عندما تلتقي موجتان معًا فتتداخلان فيما بينهما بشكل يجعلهما تُنشئان موجة قوية واحدة ذات سعة عالية. وقد تتداخل موجتان فتنشئان موجة بسعة قليلة جدًا وقد تساوي الصفر. وهذا يعني أن التداخل الموجي يؤثر على الموجات المتداخلة إما بتعزيز بعضها البعض أو إلغاء بعضها البعض.

خصائص الموجات الصوتية

قبل الحديث عن خصائص الموجات الصوتية، سيتم التعرف على ماهية الموجات الصوتية. فما هي الموجات الصوتية؟ 

الموجات الصوتية
تعتبر الموجات الصوتية أحد الموجات الميكانيكية، إذ تنقسم الموجات الميكانيكية من حيث الحركة إلى أنواع، منها:

• الموجات الطولية: وتكون إزاحة الجسيم في الموجات الطولية موازية باتجاه انتشار الموجة.  
• الموجات المُستَعرضَة: تكون إزاحة الجسيم في الموجات المستعرضة عمودية باتجاه انتشار الموجة.
• الموجات السطحية: وتسمى أيضًا بموجات رايلي، وهي موجات ذات حركات طولية ومستعرضة. 

وفي العودة إلى الموجات الصوتية، فهي موجات ميكانيكية طولية تتنقل من خلال وسط كالماء أو الهواء.

تختلف خصائص الموجات الصوتية من موجة صوتية لأخرى، وهذا ما يجعل هناك موجات صوتية ذات جهارة عالية أو منخفضة، أو بتوضيح أكثر هذا ما يخلق أصوات هادئة وأصوات مزعجة وغيرها من الأصوات. 

فيما يلي خصائص الموجات الصوتية:

• سعة الموجة، وهي التي تحدد مدى جهارة الصوت الناتج عن الموجة، تعتبر سعة الموجة الارتفاع الذي تصل إليه الموجة وتقاس بوحدة الديسيبل. ولأن الموجة الصوتية في أصلها موجة طولية فهي تتكون من تضاغطات وتخلخلات، فكلما ازدادت السعة يتمدد الوسط الذي تنتقل فيه الموجة محدثُا تخلخلًا، وعندما تنخفض سعة الموجة يحدث تضاغطًا. 
• الطول الموجي، وهو المسافة التي تقطعها الموجة في اهتزازة واحدة بين قمتين متتاليتين على سبيل المثال. ويكون فيها تخلخُل واحد وتضاغُط واحد، ويتم قياسها بالمليمترات.
• سرعة الموجة، وهي السرعة التي تسير بها الموجة للانتشار في الوسط، وتتأثر هذه السرعة بخصائص الوسط كدرجة حرارته وكثافته. 
• تردد الموجة، وهو عدد اهتزازات أو دورات الموجة الصوتية في الثانية. ويتم حساب تردد الموجة من خلال قسمة الطول الموجي على الزمن. وإن هناك علاقة عكسية بين الطول الموجي والتردد، فكلما كان الطول الموجي للموجة الصوتية أقل كلما كان تردد الموجة أعلى، وكلما كان الطول الموجي أعلى كلما كان التردد أقل. 
• الزمن الدوري، وهو الوقت التي تستغرقه دورة واحدة أو اهتزازة واحدة في الحدوث. وإن الموجات عالية التردد هي موجات صوتية ذات زمن دوري قصير، على عكس الموجات منخفضة التردد والتي تعد موجات صوتية ذات زمن دوري أطول. 

أنواع الموجات الصوتية 
للموجات الصوتية أنواع، وإن لكل نوع استخدامات ومميزات خاصة به. فيما يلي توضيح لأنواع الموجات الصوتية: 

• الموجات الصوتية السمعية، هي الموجات التي من الممكن أن يسمعها الإنسان، ويكون ترددها ما بين 20 وحتى 20000 هيرتز.
• الموجات فوق الصوتية، وهي موجات لا يستطيع الإنسان سماعها، كون ترددها يزيد عن 20000 هيرتز. تساعد الموجات فوق الصوتية بعض الحيوانات في الهروب من فرائسها، أو الإمساك بها كالكلاب والقطط والخفافيش.
• الموجات تحت الصوتية، لا يمكن للإنسان سماع الموجات تحت الصوتية كون ترددها أقل من 20 هيرتز، ولكن من الممكن أن تسمعها بعض الحيوانات وتتواصل من خلالها كالحيتان والفيلة والزرافات على مسافات طويلة.

استخدامات الموجات الصوتية
تتعدد استخدامات الموجات الصوتية في مجالات عدة، ما بين استخدامات طبية وصناعية وغيرها. فيما يلي توضيح لأهم استخدامات الموجات الصوتية: 

• تدخل الموجات فوق الصوتية في الاستخدامات الطبية، كتقنية التصوير التي يعمد إليها الأطباء في رؤية الأجنة وهي في أرحام أمهاتهم، كما ويستخدمها الأطباء البيطريون في التعرف على المشكلات الداخلية التي تعاني منها الحيوانات. 
• تساهم الموجات فوق الصوتية في تنظيف الأدوات كتنظيف المجوهرات والعدسات الطبية والأدوات الجراحية وتلك المتعلقة بطب الأسنان.
• تساهم الموجات فوق الصوتية في صناعة الورق من خلال إنتاج ورق بنسب معينة من الألياف.
• إن للموجات فوق الصوتية قدرة على تحديد أماكن السفن الغارقة.
• لقد استُخدِمت الموجات الصوتية خلال الحرب العالمية الأولى في تحديد مواقع غواصات العدو.
• تستخدم بعض قوارب الصيد أجهزة السونار التي تعتمد على الموجات فوق الصوتية في معرفة أماكن تواجد الأسماك. وفي استكشاف المحيطات، من خلال إرسال الموجات الصوتية ومن ثم ارتدادها عند اصطدامها بشي ما. ومن خلال الصدى المُرتَد يتمكن العلماء والباحثون من معرفة حجم ومسافة الجسم الذي تسبب بالتصادم. 
• إن أهم ما قدَّمته الموجات الصوتية للإنسان هي تعزيزها لقدرته على التواصل، فالموجات الصوتية هي أساس التواصل بين البشر، والكلام الذي يتلفَّظ به البشر ما هو سوى موجات صوتية تنتجها الحبال الصوتية وتستقبلها الآذان عن طريق حاسة السمع. لقد تطورت سبل انتقال الموجات الصوتية من خلال موجات الراديو والتلفزيون والتي عززت من مفاهيم التواصل بين البشر بشكل أكبر.
• تساعد الموجات الصوتية بعض الحيوانات في عملية الصيد. ومثال على ذلك الخفافيش الذي تُصدر موجات صوتية تصطدم بالفريسة فترتد لتصبح المسافة ما بين الخفاش والفريسة واضحة ومن ثم يتمكن الخفاش من اصطيادها.

خرق جدار الصوت 

قبل التعرف على ماهية خرق جدار الصوت، سيكون مهمًا معرفة ما هو جدار الصوت. فما هو جدار الصوت؟ وماذا يحدث عندما يتم خرق جدار الصوت؟ وما العوامل التي تؤثر على قوة الموجات الصدمية الناتجة عن اختراق جدار الصوت؟ 

جدار الصوت 
جدار الصوت هو أيضًا حاجز الصوت (بالإنجليزية: Sound Barrier) وهو زيادة في القوة المُقاوِمَة لحركة جسم متحرك عندما تصل سرعته إلى السرعة التي ينتقل بها الصوت.

ماذا يحدث عندما يتم خرق جدار الصوت؟
ولأن جدار الصوت يعني سرعة الصوت، فإن خرق جدار الصوت يعني تجاوز سرعة الصوت. وإن الأجسام المتحركة عند اختراقها سرعة الصوت تُطلِق صوتًا مُدوِّيًا يشبه صوت الرعد يمكن للإنسان سماعه وهو على الأرض عندما تحلق طائرة على سبيل المثال في السماء بسرعة تفوق سرعة الصوت مُشكِّلةً في النهاية موجة صدمية أو طفرة صوتية تعني حدوث ما يسمى باختراق جدار الصوت.

كيفية حدوث الموجة الصدمية الناتجة عن خرق جدار الصوت
فيما يلي توضيح أكبر لما يحدث عند خرق جدار الصوت وصدور الصوت المدوِّي والذي يسمى فيزيائيًا بالصدمة الموجية أو الطفرة الصوتية.

• في المسار الطبيعي، عندما تسير الطائرات في سرعة أقل من سرعة الصوت، فهي تُنتج اضطرابات واهتزازات من الضغط والأصوات في اتجاهات متفرقة.
• تنتقل الاضطرابات الناتجة عن الطائرة التي تسير دون سرعة الصوت بشكل دوري دون إحداث أي اضطراب حاد في الضغط.
• في حال سارت الطائرة بسرعة تفوق سرعة الصوت، فهي بذلك تُمَركِز الضغط في منطقة معينة على شكل مخروط يسمى بمخروط ماخ.
• عدما يلامس نهاية مخروط ماخ الأرض يصدر صوتًا قويًا كانفجار وهو ما يعرف بصوت الموجات الصدمية.
• تتسبب بعض الموجات الصدمية بأضرار على المباني أحيانًا، وإن ارتفاع الطائرة يُحدِّد مدى الأضرار الناتجة عن الموجات الصدمية، فكلما كانت الطائرة منخفضة الارتفاع كلما كانت الموجات الصدمية أكثر حِدَّة.

العوامل المؤثرة في قوة الموجة الصدمية
تتأثر قوة الصوت الناتج عن طائرة تسير في سرعة تفوق سرعة الصوت بعدة عوامل، أهمها:

• عامل الارتفاع: وهو المسافة التي تحتاج الموجة الصدمية لاقتطاعها من أجل الوصول إلى الأرض. إذ كلما ازداد ارتفاع الطائرة التي نتج عنها الموجة الصدمية زادت المسافة التي تحتاجها الموجة الصدمية للوصول إلى الأرض وهذا ما يجعلها أقل قوة أو أقل حدة بينما لو كان ارتفاع الطائرة منخفضًا ستكون الموجة الصدمية الناتجة عن الطائرة شديدة. 
• العرض، تتأثر شدة الموجات الصدمية في عرض الموجات الموجودة أسفل الطائرة. ويبلغ عرض الموجات أسفل الطائرة ميلًا لكل 1000 قدم من الارتفاع. ولو حلَّقت الطائرة بسرعة أكبر من سرعة الصوت على ارتفاع 50000 قدم، سيكون مخروط الموجات أسفلها بعرض 50 ميلًا تقريبًا. 
• الغلاف الجوي، يؤثر الغلاف الجوي بما فيه من درجة حرارة ورياح وضغط جوي على شدة الموجات الصدمية.
• حجم الطائرة، تتأثر الموجات الصدمية بحجم الطائرة بشكل كبير، وفي طول الطائرة على وجه الخصوص، فالطائرات الأكثر طولًا ورشاقة ينتج عنها موجات صدمية أقل شدة. وعكس ذلك يحدث عندما تكون الطائرة عريضة وأكثر حدة، إذ ينتج عنها موجات صدمية شديدة عندما تتجاوز سرعة الصوت. 
• سرعة الطائرة، تتأثر قوة الموجات الصدمية بالسرعة التي تسير بها الطائرة. فلو كانت الطائرة تسير بسرعة أكبر بقليل من 1 ماخ ينتج موجات صدمية ذات تأثير كبير. فيما لو أصبحت تسير بسرعة 1.3 ماخ سيكون تأثيرها ضعيفًا.
• مناورة الطائرة، تتأثر أنماط الموجات الصدمية في مناورة الطائرات، إذ قد تسبب الأخيرة تشوهها.
• التضاريس، قد تؤثر التضاريس بما فيها من تلال ووديان على شدة الموجات الصدمية من خلال قدرتها على خلق انعكاسات لهذه الموجات.

سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة

يحتاج البعض لمعرفة سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة ويُرجَّح أن يكون السؤال لأغراض علمية أو معرفية.
توضح هذه الفقرة سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة، ولكن قبل التعرف على سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة، سيكون من المهم معرفة ما هو الصوت؟ وما هي سرعة الصوت؟ وفي النهاية سيكون من السهل توضيح سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة.
تُعرِّف الفيزياء الصوت على أنه موجة ميكانيكية طولية تنشأ من خلال جسم مهتز، هذه الموجة عبارة عن طاقة تنتقل من خلال وسط ناقل كالسوائل والغازات والأجسام الصلبة وهي أحد سمات الموجات الميكانيكية. حين تنتقل الموجات الصوتية الميكانيكية عبر الهواء أو عبر السوائل، فإن جزيئات الوسط تنتقل في موجات طولية أي في اتجاهٍ موازٍ لاتجاه نقل الطاقة أو الاتجاه الذي تتحرك فيه الموجات.

أما عن التعريف التي تقدمه القواميس عن الصوت، فهو اهتزازات يحملها وسط ناقل كالهواء، ويمكن سماعها من خلال أذن مستقبل كالإنسان أو الحيوان.

حساب سرعة الصوت

تحتاج الآلية التي يتم فيها حساب سرعة شيء ما إلى معرفة المسافة التي يقطعها هذا الشيء في زمن معين. وهذا يتطابق مع كيفية حساب سرعة الصوت أو سرعة الموجات الصوتية.
إذ يمكن حساب سرعة الصوت من خلال قسمة المسافة التي قطعها الصوت على الزمن الذي استغرقه لقطع هذه المسافة.
يعتبر الطول الموجي في الموجات الصوتية هو المسافة، كما ويمكن تحديد الزمن من خلال التردد، إذ يعد التردد عدد الموجات أو الاهتزازات التي تحدث في الوحدة الزمنية.
وبناءً على ذلك، يمكن القول أن التردد هو مقلوب الزمن. وهذا يعني أن سرعة الصوت تساوي الطول الموجي ضرب التردد.

ومن الجدير بالذكر أن هناك علاقة طردية بين سرعة الصوت والمسافة، إذ كلما ازدادت سرعة انتقال الموجة الصوتية (سرعة الصوت) ازدادت المسافة التي تقطعها في نفس الوقت الزمني. 

مؤثرات سرعة الصوت
تتأثر سرعة الصوت بخصائص الوسط الذي ينتقل من خلاله الصوت،  فإما يجعل سرعة الصوت أقوى وأسرع أو أضعف وأبطأ.
وإن أهم الخصائص المتعلقة بالوسط الناقل للصوت والتي تؤثر على سرعته هما:

• خصائص المرونة، في خصائص المرونة تسعى المادة للحفاظ على ذاتها دون تغيُّر أو تشوُّه عند تعرضها لقوة أو إجهاد. فالمواد الصلبة هي مواد ذات مرونة عالية، وكلما كانت المواد مرنة أكثر كلما حافظت على جزيئاتها بصورتها القوية. وهذا السبب وراء قدرة الموجات الصوتية على الانتقال بشكل أسرع في المواد الصلبة، كما وتنتقل في الوسط السائل بشكل أسرع من انتقالها في الغازات. 
• الخصائص القصورية، تسيطر الخصائص القصورية على سرعة الصوت عند مقارنة سرعة انتقاله في طور واحد من الأوساط الناقلة، كمقارنة سرعة الصوت عند انتقاله في غاز الهيليوم والهواء على سبيل المثال. تركز الخصائص القصورية المتعلقة بسرعة الصوت على خاصية الكثافة، إذ كلما ازدادت الكثافة قلت سرعة الصوت، وبسبب انخفاض كتلة جسيمات غاز الهيليوم بالمقارنة مع الهواء فإن سرعة الموجة الصوتية عند انتقالها في غاز الهيليوم أسرع بثلاث مرات من سرعة انتقالها في الهواء.

سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة 

يُعَرف مصطلح الكيلومتر في الساعة بكونه وحدة قياس السرعة، ويعتمد على حساب عدد الكيلومترات التي تم اقتطاعها في الساعة الواحدة ويمكن اختصارها بـ ( كم/س).
يتم حساب السرعة بالكيلومتر في الساعة من خلال قسمة المسافة بالكيلومترات على الزمن بالساعات. 

وعند حساب سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة، فإنه من الجدير بالذكر أن سرعة الصوت الواحدة تساوي 1,234.8  كيلومتر في الساعة، وإن سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة تساوي سرعة الصوت مضروبة في 1,234.8.

فعلى سبيل المثال، لو تطلَّب الأمر حساب خمس سرعات للصوت بالكيلومتر في الساعة، تصبح المعادلة كالتالي:

((5*1,234.8= 6,174  كم/س.