Мысль измерить скорость звука впервые 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 между
наблюдателем и мушкетом было поделено на время, прошедшее между
вспышкой от выстрела и долетевшим до наблюдателя звуком. Марсенн нашел,
что скорость звука равна 230 туазам в секунду, что соответствует 448
м/сек.
Спустя полвека английский ученый Исаак Ньютон вычислил
скорость звука теоретически, исходя из упругих свойств 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 искать и в теоретических
рассуждениях Ньютона, и в опыте Марсенна.
В 1738 г. французская
Академия наук повторила измерение скорости звука. Опыт был поставлен на
холме Монмартр, близ Парижа. Было установлено, что скорость звука равна
171 туазу в секунду, что соответствует 337 м/сек. Несовпадение с опытом
Марсенна объяснили тем, что его измерение времени было несовершенным.
Однако и результат повторного опыта не соответствовал теоретической
формуле Ньютона.
В 1808 г. французский ученый Пуассон выяснил,
что закономерность, обнаруженная Бойлем и Мариоттом (именно она была
положена в основу расчетов Ньютона) , неприменима для описания, как
распространяется звук в воздухе. Этот закон справедлив лишь в том
случае, когда объем газа изменяется медленно — так, что сжимаемый газ
отдает среде, которая его окружает, возникающее в нем тепло; или,
наоборот, так, что медленно расширяющийся газ успевает нагреваться от
окружающей среды. Следовательно, постоянство температуры воздуха
(основное условие закона Бойля — Мариотта) может быть сохранено лишь в
изотермических условиях, т. е. при свободном теплообмене между сжимаемым
газом и окружающей этот газ средой.
