Как была измерена скорость звука в воздухе?

Мысль измерить скорость звука в первый раз пришла английскому философу Фрэнсису Бэкону.

По его совету этим занялся французский ученый Марен Марсенн.
В 1630 г. он провел наблюдение над выстрелом из мушкета. Расстояние меж наблюдателем и мушкетом было поделено на время, прошедшее меж вспышкой от выстрела и долетевшим до наблюдающего звуком. Марсенн нашел, что скорость звука одинакова 230 туазам в секунду, что подходит 448 м/сек.

Спустя полста лет английский ученый Исаак Ньютон вычислил скорость звука на теоретическом уровне, исходя из упругих параметров воздуха и зависимости объема газа от давления, зависимости, выраженной законом Бойля Мариотта. Эта скорость оказалась немногим более половины скорости, полученной в опыте Марсенна. Когда теория противоречит опыту, следует искать, где же ошибка. Ее начали отыскивать и в теоретических рассуждениях Ньютона, и в опыте Марсенна.

В 1738 г. французская Академия наук повторила измерение скорости звука. Опыт был поставлен на холмике Монмартр, близ Парижа. Было установлено, что скорость звука равна 171 туазу в секунду, что подходит 337 м/сек. Несовпадение с опытом Марсенна растолковали тем, что его измерение времени было несовершенным. Однако и результат повторного опыта не подходил теоретической формуле Ньютона.

В 1808 г. французский ученый Пуассон выяснил, что закономерность, обнаруженная Бойлем и Мариоттом (конкретно она была положена в базу расчетов Ньютона) , неприменима для описания, как распространяется звук в воздухе. Этот закон справедлив только в том случае, когда объем газа меняется медлительно так, что сжимаемый газ дает среде, которая его окружает, возникающее в нем тепло; либо, напротив, так, что медлительно расширяющийся газ успевает греться от окружающей среды. Как следует, всепостоянство температуры воздуха (основное условие закона Бойля Мариотта) может быть сохранено лишь в изотермических условиях, т. е. при свободном теплообмене меж сжимаемым газом и окружающей этот газ средой.