Ääniaallot ovat paineaaltoja, jotka kulkevat maankuoren, vesistöjen ja ilmakehän läpi. Luonnolliset äänitaajuudet määrittelevät ääniaaltojen taajuusominaisuudet, jotka aiheuttavat tehokkaasti värähtelyä jossakin kappaleessa (esim. korvan tärykalvossa) tai jotka luonnostaan johtuvat kyseisen kappaleen värähtelystä.
Ääni aallot syntyvät häiriöstä, joka sitten etenee väliaineessa (esim. maankuori, vesi, ilma). Yksittäiset hiukkaset eivät siirry aallon mukana, mutta aallon eteneminen saa hiukkaset (esim. yksittäiset ilmamolekyylit) värähtelemään tasapainoaseman ympärillä.
Jokaisella esineellä on yksilöllinen värähtelyn ominaistaajuus. Värähtely voidaan saada aikaan esineen suoralla väkisin tapahtuvalla häiriöllä tai esineen kanssa kosketuksissa olevan väliaineen (esim. ympäröivän ilman tai veden) väkisin tapahtuvalla häiriöllä. Kun kaikki tällaiset värähtelijät (eli värähtelevät kappaleet) ovat innostuneet, niistä tulee ääniaaltojen tuottajia. Esimerkiksi kun kivi putoaa, ympäröivä ilma ja iskeytynyt kuori kokevat sinimuotoista värähtelyä ja synnyttävät ääniaallon.
Värähtelevät kappaleet voivat myös absorboida ääniaaltoja. Värähtelevät kappaleet voivat kuitenkin värähtää tehokkaasti vain tietyillä taajuuksilla, joita kutsutaan värähtelyn ominaistaajuuksiksi. Äänihaarukan tapauksessa, jos kulkevalla sinimuotoisella ääniaallolla on sama taajuus kuin äänihaarukan värähtelyjen luontaisesti tuottamalla ääniaallolla, kulkeva paineaalto voi saada aikaan äänihaarukan värähtelyn kyseisellä taajuudella.
Mekaaninen resonanssi syntyy, kun siihen kohdistetaan jaksottainen voima, jonka taajuus on sama kuin luonnollisen värähtelyn taajuus. Näin ollen, kun resonoivan kulkevan ääniaallon paineenvaihtelut osuvat haarukan piikkeihin, piikkeihin kohdistuu sopivin väliajoin peräkkäisiä voimia, jotka tuottavat äänen synnyn luonnollisen värähtelyn tai luonnollisen äänen taajuudella. Jos resonanssiaalto jatkaa voiman kohdistamista, virityshaarukan värähtelyn amplitudi kasvaa ja virityshaarukasta lähtevä ääniaalto voimistuu. Jos taajuudet ovat ihmisen kuuloalueella, ääni näyttää voimistuvan. Laulajat pystyvät särkemään lasia laulamalla kovalla äänellä nuotin lasin luonnollisella värähtelytaajuudella. Lasiin syntyvät värähtelyt voivat voimistua niin voimakkaiksi, että lasi ylittää kimmorajansa ja rikkoutuu. Samanlaisia ilmiöitä esiintyy kivimuodostumissa.
Kaikilla esineillä on ominaistaajuus tai joukko taajuuksia, joilla ne värähtelevät.
Ääniaallot voivat voimistua tai peruuntua superpositioperiaatteen mukaisesti ja riippumatta siitä, ovatko ne keskenään samassa vai erivaiheisia. Kaikenlaiset aallot voivat kokea rakentavaa tai tuhoavaa interferenssiä. Ääniaalloilla on myös Doppler-siirtymiä – näennäinen taajuuden muutos, joka johtuu äänilähteen ja vastaanottopisteen välisestä suhteellisesta liikkeestä. Kun ääniaallot liikkuvat kohti havaitsijaa, Doppler-ilmiö siirtää havaittuja taajuuksia korkeammalle. Kun ääniaallot liikkuvat poispäin havaitsijasta, Doppler-ilmiö siirtää havaittuja taajuuksia alemmaksi. Doppler-ilmiö on yleisesti ja helposti havaittavissa lentokoneiden, junien ja autojen kulussa.
Ääniaallon etenemisnopeus on riippuvainen lähetysvälineen tiheydestä. Sääolosuhteet (esim. lämpötila , paine, kosteus jne.) ja tietyt geofysikaaliset ja topografiset piirteet (esim. vuoret tai kukkulat) voivat estää äänen etenemistä. Yleisesti esiintyvien sääolosuhteiden aiheuttama ääniaaltojen muuttuminen on yleensä vähäistä, paitsi jos ääniaallot etenevät pitkiä matkoja tai ne ovat peräisin korkeataajuisesta lähteestä. Äärimmäisissä tapauksissa ilmakehän olosuhteet voivat taivuttaa tai muuttaa ääniaaltojen etenemistä.
Äänen nopeus nesteen läpi – tähän ”nesteen” määritelmään sisältyvät myös ilmakehän kaasut – riippuu nesteen lämpötilasta ja tiheydestä. Ääniaallot etenevät nopeammin väliaineen korkeammassa lämpötilassa ja tiheydessä. Tämän seurauksena tavanomaisessa ilmakehässä äänen nopeus (joka näkyy Machin luvussa) pienenee korkeuden kasvaessa.
Meteorologiset olosuhteet, jotka luovat ilmakerroksia, joiden lämpötilat eroavat toisistaan huomattavasti, voivat taittaa ääniaaltoja.
Äänen nopeus vedessä on noin neljä kertaa nopeampi kuin äänen nopeus ilmassa. SONAR-luotaukset valtamerten maastossa ovat merenkulkijoiden yleinen työkalu. Myös sellaiset ominaisuudet kuin paine, lämpötila ja suolapitoisuus vaikuttavat äänen nopeuteen vedessä.
Koska ääni kulkee niin hyvin veden alla, monet meribiologit väittävät, että ihmisen aiheuttaman melun (esim. moottoreiden melu, potkurien kavitaatio jne.) tuominen meriin viimeisten kahden vuosisadan aikana häiritsee merieläinten välisiä, evoluutiossa aiemmin hyvin sopeutuneita ääniviestintätapoja. Ihmisen aiheuttaman melun on esimerkiksi osoitettu häiritsevän valaiden pitkän kantaman viestintää. Vaikka tämän häiriön pitkän aikavälin vaikutuksia ei täysin ymmärretä, monet meribiologit pelkäävät, että tämä häiriö voi vaikuttaa valaiden paritteluun ja johtaa populaatioiden pienenemiseen tai sukupuuttoon.
See also Aerodynamiikka; Ilmakehän koostumus ja rakenne; Ilmakehän inversiokerrokset; Sähkömagneettinen spektri; Energiamuodonmuutokset; Seismografi; Seismologia