音速（speedofsound）亦称声速，指声波在媒质（介质）中传播的速度。音速的大小，同媒质的性质和状态（如温度）有关。音速在空气动力学中解释为微弱扰动波在介质中传播的速度，是气体动力学中一个最基本的参数，它与气体的状态、压缩性等有密切的关系，压缩性越小、温度越高的介质，其中的音速越大。一般用音速来衡量气体流动的快慢。
在大气对流层中，气温随高度增加而降低，故音速随高度增加而减小。音速是重要的基准值，如空气流动规律和飞机空气动力特性在流速（或飞行速度）大于或小于音速时大不相同。由于波速的定义是“波上某一点（如压缩区或稀疏区）单位时间内传播的距离”，因此音速的常用单位为“米/秒”（缩写为m/s）。空气、液体、固体等都是声音的介质，音速的数值在固体中比在液体中大，在液体中又比在气体中大。空气中的音速，在标准大气压和15℃的条件下约为340米/秒。
定义
声音来源于物体的振动。当物体振动时，带动周围的空气发生微弱变化，使空气的压力、密度周期性地变化，这种变化依次向外传播，一般称为扰动波。变化到达的位置称为波面。因为此类扰动波中的变量（如压力等）变化很小，所以称之为微弱扰动波。微弱扰动波会以一定的速度向四周传播，其速度就是音速，用符号a表示。
音速，也叫声速，指声波在媒质（介质）中传播的速度。其大小因媒质的性质和状态而异。声速顾名思义即是声音的速度，由于声音是以波的形式传播，故与一般所理解物体的速度是不同的，所以与其将音速称为声音的速度，倒不如将音速视为波传递速度的指标，音速与传递介质的材质状况有关，而与声源本身的速度无关，发声者与听者间若有相对运动关系，就形成了都卜勒效应。也由此观点，穿/超音速时的诸多物理现象，其实与声音无关，而是纵波密集累积所产生的物理现象。
研究历史
人类对声音的早期探索可追溯至公元前6世纪，古希腊数学家、哲学家毕达哥拉斯（Pythagoras）率先发现了声音相关规律。他注意到振动弦的长度与其发出的音调存在关联——这一发现便是如今公认的“弦振动第一定律”。毕达哥拉斯提出声音带来的听觉感受由振动引发。在他之后不久，人们进一步意识到：听觉感受的产生，依赖于振动在空气中传播并撞击耳膜的过程。
亚里士多德（公元前384-公元前322年）是最早注意到声音可在水中与空气中传播的学者之一。1490年，列奥纳多·达·芬奇对亚里士多德的猜测进行了相关观测，发现能听到远处船只在水下传播的声音。达·芬奇的这一观测之后近200年，人们对声学过程的物理理解取得了快速进展：马林·梅森与伽利略·伽利莱各自独立发现了弦振动定律，其中梅森于17世纪20年代末在其著作《宇宙和谐论》（L’HarmonieUniverselle）中公布了这一成果。1640年，法国数学家马林・梅森（MarinMersenne）开展了人类首次“空气中音速测定实验”，成功量化了音速的数值。17世纪中后期，梅森关于声音本质与传播特性的论述，以及他对空气中声速的早期实验测量，被认为为声学这一学科奠定了基础。
数十年后，1687年，艾萨克·牛顿爵士在其经典著作《自然哲学的数学原理》（PhilosophiaeNaturalisPrincipiaMathematica）中，首次提出了声音传播的数学理论。尽管艾萨克·牛顿的研究聚焦于空气中的声音，但这一纯粹数学理论同样适用于水中的声音传播。1743年，阿贝·J·A·诺莱开展了一系列实验，以解决“声音能否在水中传播”的争议。他将头部浸入水中，报告称听到了枪声、钟声、哨声与呼喊声。他还发现，水下观察者能清晰听到水中闹钟的叮当声，而空气中的人却听不到——这一现象明确证明了声音可在水中传播。
1660年，英国科学家罗伯特·波义耳（RobertBoyle）通过实验证明：声音传播必须依赖介质。他的实验设计如下：将铃铛置于抽成真空的玻璃罐中，结果发现罐外无法听到铃铛的响声——这一现象直接证实了“真空无法传声”，明确了介质对声音传播的关键作用。18世纪末至19世纪初，德国物理学家恩斯特・克拉德尼（ErnstChladni）对“发声振动”展开了全面分析，为后续声学研究提供了大量实验数据。1801年，法国数学家傅里叶（Fourier）提出了一项关键理论：像振动弦及其泛音所产生的复杂声波，本质上是由一系列简单周期波叠加而成的——这一发现为声波的数学分析奠定了基础。
19世纪期间，学界围绕“波动”展开了大量研究，推动了声学理论的系统化：英国物理学家托马斯·杨（ThomasYoung）重点研究了波的“衍射”与“干涉”现象，深化了对波传播特性的理解，这些成果同样适用于声波分析。奥地利科学家克里斯蒂安・约翰・多普勒（ChristianJohannDoppler）建立了“波源与观测者相对运动时，波的实际频率与感知频率之间的数学关系”，即著名的多普勒效应——这一理论不仅解释了声音的“多普勒频移”（如鸣笛的汽车靠近时音调变高、远离时音调变低），还广泛应用于光学、天文学等领域。
19世纪90年代末，哈佛大学物理学家华莱士・克莱门特・萨宾（WallaceClementSabine）为声学认知做出了重要贡献。当时他受委托改善哈佛大学福格艺术博物馆主报告厅的声学效果，在此过程中取得了关键突破，他首次提出并测量了“混响时间”（声音在空间内反射衰减的时间），发现该报告厅的混响时间长达5.5秒（过长的混响会导致声音模糊）。萨宾最初使用附近剧院的座椅坐垫进行吸音实验，后续又尝试了其他吸音材料与方法，最终为“建筑声学”这一学科奠定了基础。他还主持设计了1900年启用的波士顿交响乐大厅（BostonSymphonyHall）——这是世界上首座依据科学声学原理设计的建筑，至今仍是声学效果极佳的音乐厅典范。
20世纪后半叶，现代社会（尤其是城市地区）的噪声水平不断升高，引发了学界对“噪声”的全新研究热潮。这一系列研究主要聚焦于噪声对人类生理与心理的影响，例如噪声导致的听力损伤、睡眠干扰、情绪焦虑等问题，推动了噪声控制技术与相关环保标准的发展。
计算公式
通过质量守恒定律与动量守恒定律进行分析可得出：音速（用符号a表示）等于比热容比（γ）、气体常数（R）与温度（T）三者乘积的平方根，其数学表达式为：a=√(γRT)。需注意，音速计算中所采用的温度必须是绝对温标（开尔文温标Kelvin或朗肯温标Rankine）下的温度值。声速对气体种类的依赖性，体现在气体常数（R）与比热容比（γ）这两个参数中：其中气体常数（R）等于普适气体常数（universalgasconstant）除以该气体的摩尔质量（molecularweight）。
音速的大小，同媒质的性质和状态（如温度）有关。在空气动力学中，常指微弱扰动在空气中传播的速度，可由公式米/秒（T是空气的温度，单位为K）计算其值。
音速的基本计算公式为：（表示气体压力，表示密度）
传播介质
从声源发出的声波以一定的速度向周围传播，意味着声波的能量也以一定的速度向周围传播。音速，指声波在介质中传播的速度。除了空气可以传递声音之外，液体和固体也都是声音的介质，且因为液体、固体的分子排列更为紧密，传递声音的速度也比空气快。音速的数值在固体中比在液体中大，在液体中又比在气体中大。
传播速度
音速的大小因媒质的性质和状态而异。一般说来，音速的数值在固体中比在液体中大，在液体中又比在气体中大。空气中的音速，在标准大气压和15℃的条件下约为340米/秒，即1224公里/小时。音速的大小还随大气温度的变化而变化，在对流层中，高度升高时，气温下降，音速减小。在平流层下部，气温不随高度而变，音速也不变，为295.2米/秒。空气流动的规律和飞机的空气动力学特性，在飞行速度小于音速和大于音速的情况下，具有巨大的差别，因此，研究航空器在大气中的运动，音速是一个非常重要的基准值。
影响因素
气体中微小扰动的传播，是由气体内无规则运动的分子相互碰撞实现的。这一传播过程属于等熵过程——即扰动经过气体后，气体本身的状态（如温度、压强等）与扰动传播前保持一致。由于扰动的传播速度取决于分子碰撞，因此音速也与气体的状态密切相关。在特定气体中，音速是一个恒定值，但该恒定值的大小取决于两个因素：一是气体的种类（如空气、纯氧、二氧化碳等），二是气体的温度。
空气中的音速取决于气体种类与气体温度。在地球上，大气主要由双原子分子构成（氮气与氧气为主），且温度随平均海拔的变化规律较为复杂。为此，科学家与工程师建立了大气数学模型，以量化温度随海拔变化对音速产生的影响。
相关示例
以音叉为例，敲打音叉之后，音叉产生振动，振动中的音叉会来回推撞周围的空气，使得空气的压力时高时低，而使得空气分子产生密部和疏部的变化，并藉由分子间的碰撞运动向外扩散出去，音叉的声波也就向外传出了。声波在传递时，空气分子的振动方向和波的传递方向是相同的，把这种波叫做“纵波”。
航空领域
关联
空气流动的规律和飞机的空气动力学特性，在飞行速度小于音速和大于音速的情况下具有质的差别，因此，研究飞机在大气中的运动，音速是一个非常重要的基准值。空气中音速是压缩性的基本参数，越大表示越不易压缩。在可压缩流中，只有将流动速度与音速进行比较才能表明压缩性是大或是小。马赫(Ma)是衡量空气压缩性影响的最重要参数。
根据马赫数的大小，通常将气体流动分为三种不同的类型：
实例
1964年5月11日，以每小时3200公里速度飞行的B-70轰炸机在加利福尼亚州帕默达尔北方美国飞机厂正式露面，而该飞机起飞前的研究工作并不为人所知。
在耗资13.4亿美元的空军工程中，按计划只能再生产一架这类飞机。该机设计能力为在20000米上空飞行6000英里，它为飞机的性能创造了新的标准。但批评者们认为它的技术是过时了的。飞机的支持者反驳说B-70开创了使用轻金属钛的先例，其中有6吨钛用于飞机机体前身。可以相信，机重275吨的B-70是迄今建造的飞机最重的，由6部喷气发动机作动力，进气口大到足以使一个身高1.8的人直立其中。B-70于1964年9月21日首次试飞，而在后续飞行测试过程创下21500米高度，3倍音速巡航速度的世界纪录。
参考资料 >
Speed of Sound.nasa.2025-09-12
speed of sound.sciencenotes.2025-09-12
音速.国家国防科技工业局.2025-09-11
Sound: History.中国科学院声学研究所英文网.2025-09-15
The Discovery of Underwater Acoustics: Pre-1800s.dosits.2025-09-15
搜狐：1964年5月11日 3倍音速的B70轰炸机首航，2010年05月11日.news.sohu.com.2010-05-11
视频：北美航空的最后结晶XB-70“女武神”轰炸机.百家号.2025-09-11