Почему гелий меняет голос. Почему при вдыхании гелия меняется голос? Пётр Алексеевич Образцов
Звук есть распространение волн в упругой среде (газе, жидкости, твёрдом теле) и рождается от колебаний чего либо (зажатой в тисках линейки, мембраны громкоговорителя, воздуха в трубе, струны и т. д.). Чем больше частота колебаний (больше число колебаний в секунду), тем звук выше (тоньше). Наоборот, чем меньше частота колебаний, тем звук ниже (грубее). Слишком высокий звук (ультразвук, с частотой выше 20 кГц) мы не слышим. Слишком низкий звук (инфразвук, с частотой ниже 16 Гц) человеческое ухо тоже не воспринимает.
Если вдохнуть гелий (перед этим лучше сделать глубокий выдох), то связки будут находиться не в обычной воздушной среде, а в гелиевой. Гелий - это очень лёгкий газ, имеющий в нормальных условиях плотность в 7 раз меньшую, чем у воздуха. В менее плотной среде связки (как и струны, например) колеблются с большей частотой. Представьте, что вы хлопаете в ладоши в воде и в воздухе - вот так же связкам легче колебаться в гелии, чем в воздухе, плотность которого в семь раз больше.
Можно сделать предположение, что если подышать каким-нибудь газом (безвредным, конечно же), плотность которого больше, чем у воздуха, то голос, наоборот, станет ниже.
Такой безопасный и бесцветный газ существует и часто используется в физических демонстрациях. Это гексафторид серы (или фторид серы (VI), SF 6). Его плотность при нормальных условиях в 5 раз выше плотности воздуха. Связки в нём колеблются с меньшей частотой и голос поэтому становится грубее.
Отметим в качестве дополнительной информации, что кроме высокой плотности, гексафторид серы имеет высокое пробивное напряжение (89 кВ/см), т. е. является очень хорошим изолятором (это показано в видеоролике). Это его свойство используется в высоковольтной электротехнике, а одно из названий этого газа - элегаз - есть сокращение от "электрический газ", которое было дано в СССР, где в 30-х годах это его свойство было открыто.
Также интересно знать, какие вообще частоты способен издавать человеческий голос. Лучшими голосами являются тренированные, поставленные певческие голоса. Самые низкие звуки у баса (80 Гц-350 Гц), самые высокие - у сопрано (до 1400 Гц). Некоторые певицы способны взять ноту фа третьей октавы (ария Царицы ночи в опере Моцарта "Волшебная флейта") - 1396,9 Гц и даже ноту соль третьей октавы (ария "Io non chiedo, eterni Dei " для сопрано и оркестра, Моцарт KV316) - 1568 Гц.
Существуют и невероятные рекорды взятия самых низких или самых высоких нот. Так, самая низкая нота, практически не слышная ухом, зафиксирована в исполнении Тима Стормса из США - 8 Гц. Певица Мэрайя Кэри спела ноту до 4-й октавы (2093 Гц). В 2014 году на Украине (в Киеве) был установлен национальный рекорд - певица Светлана Подьякова взяла до 5 октавы! А в 2008 году Адам Лопез взял ноту до-диез пятой октавы, для которой даже нет клавиши на рояле (самая правая клавиша рояля - до 5-й октавы) - это больше 4000 Гц!
И это без всякого гелия и гексафторида серы!
Кто из нас не пробовал вдыхать содержимое гелиевых шариков и разговаривать после этого смешным мультяшным голосом? Многие даже уверены, что понимают, почему голос так...
Кто из нас не пробовал вдыхать содержимое гелиевых шариков и разговаривать после этого смешным мультяшным голосом? Многие даже уверены, что понимают, почему голос так кардинально меняется.
Вот самые распространенные версии :
- Гелий обладает меньшей плотностью, поэтому заставляет голосовые связки вибрировать сильнее. Отсюда и более высокий писклявый голос.
- Гелий легче воздуха и выходит быстрее. Скорость движения звука меняет голос.
- Гелий изменяет структуру голосовых связок, что влечет за собой изменение голоса.
Не хотите показаться глупыми — не говорите подобного.
Что происходит на самом деле?
Эти показатели связаны формулой :
Скорость распространения волны = частота волны * длину волны
Именно частота звуковой волны влияет на характеристики голоса, его индивидуальность.
В состав голосового аппарата входит ротовая и носовая полость, глотка, гортань, легкие и трахея. В гортани расположены голосовые связки. Голосовые связки – это складки на слизистой оболочке гортани. Они действительно колеблются под давлением воздуха, выдыхаемого из легких. Образуется звуковая волна, то есть звук. Но! Это не голос. Этот звук мы даже не слышим.
Что же мы слышим? Благодаря колебанию голосовых связок, воздух в легких и гортани тоже начинает колебаться. Возникает резонанс. Это резкое возрастание амплитуды колебаний звуковой волны. Именно резонанс усиливает громкость звука. Эти усиленные звуковые волны мы слышим и называем голосом. Резонанс происходит у разных людей на различных частотах с конкретной длиной звуковой волны. Обычно на четырех-пяти частотах. Поэтому у каждого человека голос звучит по-своему. Это и называется тембром голоса. Именно тембр голоса и меняется, когда мы вдыхаем гелий.
Почему меняется тембр голоса?
Итак, вдыхаем гелий. Что изменилось? Изменилась среда. Гелий действительно менее плотный, чем воздух. Скорость звуковой волны возрастает в менее плотной среде, а длина ее остается прежней (ведь размеры рта, глотки, гортани не менялись). Какой показатель меняется? Смотрим формулу. Правильно! Частота. Резонанс теперь происходит на более высоких частотах звуковой волны. И слышим мы другой тембр голоса. Писклявый и смешной.
Наверняка вы еще не раз будете веселиться с друзьями, говоря голоском персонажа мультфильма. Эффект от гелия настолько поразителен, что даже взрослому сложно удержаться от соблазна вдохнуть содержимое шарика. Попробуйте в следующий раз удивить приятелей еще и пониманием природы этого явления. Никто не сомневается, что смех продлевает жизнь, но только знания наполняют ее смыслом.
Гелий: cмена голоса человека от гелия?
Многие в детстве проделывали «фокус» с гелевым шариком, становясь на время героем мультфильма. Так почему меняется голос от гелия, и как долго мы может поддерживать такой эффект?
Никто не может сказать имя первого человека, который решился вдохнуть чужеродный газ и испытать на себе изменения в речевых связках. Однако многие идут по пути «первооткрывателей» и на вечеринках показывают мастерство разговора милым голоском. В интернете существует огромное количество видео, которые позволяют продлить эффект от гелия на 10-20 секунд. Средняя длительность действия газа при одном вдохе — 30 секунд, чего вполне достаточно для рассказа небольшой шутки или постановки пародии.
Каждый из нас задавал себе вопросы о том, почему от гелия меняется голос, и от каких факторов это зависит. Во-первых, гелий относится к группе инертных газов, чья плотность выше плотности воздуха, которым мы все дышим. Во-вторых, при вдыхании некоторого количества гелия начинается активное воздействие на голосовые связки: воздушные массы «сжимают» их, и в итоге речь собеседника меняется на детскую.
Так, человеческий тембр зависит от многих факторов. Однако большую роль играет плотность воздуха, который вдыхает человек. Если данный показатель вдыхаемого содержимого меньше определенной отметки, то резких изменений в речи может не наблюдаться.
Таким образом, можно заключить тот факт, что голос из-за вдыхания гелия изменяется исключительно из-за плотности чужеродного газа. Используя данный факт, человек может самостоятельно контролировать время «мышиной» речи.
Отчего же еще мог бы измениться привычный всем звонкий голосок собеседника? Аналогично тембр менялся бы не только под гелием, но и под воздействием других воздушных масс, чья плотность была бы выше плотности привычного для нас воздуха. Можно представить себе, какой могла бы быть речь у человека на Солнце или на Луне, если бы он вдыхал местный воздух.
На заметку: гелий входит в группу газов, вызывающих зависимость. Но в небольших дозах он не представляет никакой опасности для человека. Однако не стоит злоупотреблять вдыханием данного элемента, так как это может плохо сказаться на самочувствии.
Многие пробовали вдыхать гелий из воздушных шаров и разговаривать необычным, забавным голосом или наблюдали за тем, как это делают знакомые. Человеческий голос при этом становится выше, тоньше и напоминает детский. Почему гелий так воздействует на голос, и есть ли вещества, которые имеют обратный эффект?
Гелиевые шары продаются в любом магазине праздничной атрибутики. Они легче воздушных шаров, надутых обычным воздухом, а если их отпустить, то они улетят высоко в небо. А вот если развязать веревочку и вдохнуть гелия в легкие, то на выдохе получается очень забавный голос.
Звуки, которые произносит человек, возникают в результате вибрации голосовых связок. Наши связки упруго вибрируют в воздухе, плотность которого при 20 градусах составляет около 1,2 кг/м 3 . Гелий - это инертный газ без цвета и запаха, плотность которого в несколько раз ниже, чем у воздуха. При такой же температуре плотность гелия составляет всего 0,18 кг/м 3 . Менее плотный по сравнению с воздухом газ не оказывает достаточного сопротивления, голосовые связки вибрируют с большей частотой и голос становится выше.
Но подобный чудесный эффект, как выяснилось, наблюдается не у всех людей. У некоторых женщин, обладающих от природы высоким голосом, вдыхание гелия почти ничего не меняет.
Вполне естественно возникает вопрос, а не вредно ли развлекаться подобным образом? Конечно, дышать гелием - это неестественно для человека. Сам газ химически инертен, то есть при обычных условиях он не вступает в химические реакции с окружающими веществами и не образует устойчивых соединений. На этом основано мнение о том, что вдыхать гелий - безобидное развлечение. Но дышать этим газом безопасно лишь в небольших количествах. Длительное вдыхание гелия вместо обычного воздуха приведет к тому, что организм начнет испытывать недостаток кислорода, что может закончиться не так весело, как начиналось.
А вот после вдыхания другого газа - фторида серы - можно наблюдать обратный эффект. Этот газ очень плотный, в 5 раз плотнее обычного воздуха. При его вдыхании голосовые связки вибрируют с меньшей частотой, а голос становится низким и грубым, даже у юных девушек, имеющих от природы высокий голос.
Наверное каждый из нас знает, что если вдохнуть немного газа из гелиевого шарика, то голос станет тоньше и будет звучать смешно. Но не каждый сможет ответить почему от гелия меняется голос при вдыхании газа?! А всё потому что у гелия значительно ниже плотность. Голосовые связки упруго вибрируют в потоке воздуха. А так как плотность гелия в семь раз ниже воздуха, то значит он намного меньше нагружает связки, из-за чего они колеблются с большей частотой и голос становится писклявым и смешным.
Теперь давайте подробнее рассмотрим как и почему от гелия меняется голос. Механика голоса человека является удивительным биологическим явлением. Все начинается с того, что воздух через гортань попадает в легкие и затем в виде углекислого газа покидает лёгкие опять же через гортань. Этим можно манипулировать несколькими способами. Например, вы можете выпустить воздух, и все, что слышно другими, — это звук дыхания. Если же нужно что-то сказать — в дело включаются мышцы гортани и голосовые связки.
Воздух в ваших легких подталкивает расслабление вашей диафрагмы. Затем он проходит через вашу трахею и попадает в небольшое отверстие, имеющее две складки кожи (голосовые связки) по обе стороны от нее, в форме буквы V. Поскольку мышцы, которые управляют Вашим голосом, напрягаются и расслабляются, они создают вибрацию шнуров. Когда эти шнуры вибрируют, они высвобождают импульсы воздуха. Напряжение в этих мышцах создает различия в частоте. Чем выше напряжение, тем выше частота и, следовательно, выше голос. Эта частота измеряется в герцах (ну то есть сколько раз в секунду это повторяется). Например, почти все человеческие речевые звуки обычно варьируются от 200 герц до 8000 герц.
Выйдя из голосового окна, воздух перемещается в область вашего рта, которую можно неофициально назвать вашим голосовым трактом. Когда вы манипулируете своим языком, челюстью и губами, вы можете изменять резонансные частоты, созданные вашими голосовыми связями, воспроизводя много разных звуков речи.
Звук,создаваемый воздухом текущим на разных частотах и резонансах, создает наш голос. Еще одним фактором, влияющим на шаг, является толщина голосовых связок. Чем толще складки кожи, тем глубже голос и наоборот — тоньше складки и тоньше голос.
Итак, теперь давайте поговорим о воздухе, который выходит из ваших легких. Количество молекул в фиксированном объеме газа, как и объем воздуха в легких, не изменяется с типом газа (при условии, что давление достаточно низкое). Пока температура и давление одинаковы, не имеет значения, является ли это гелием или воздухом, количество молекул одинаковое. Масса этих молекул затем измеряется атомным весом. Атомный вес — безразмерная физическая величина (поэтому он работает так хорошо для газа, который не обязательно имеет заданный размер). Это отношение средней массы атомов элемента по сравнению с 1/12 массы атома углерода-12. Все это в основном означает, что чем выше число, тем тяжелее газ.
Гелий имеет атомный вес 4.002602. Воздух, который составляет приблизительно 80% азота, имеет разные характеристики в зависимости от окружающей среды. Из-за этого его фактический атомный вес невозможно точно определить. Однако, как правило, это примерно в семь раз тяжелее гелия.
Итак, почему от гелия меняется голос при вдыхании газа?! Ответ заключается в том, как звуковые волны проходят через данный газ. Чем плотнее или тяжелее газ, тем медленнее будет звуковая волна. Гелий намного легче воздуха. Тогда скорость звуковой волны через гелий будет намного выше. Поэтому, вдыхая гелий и используя его в качестве источника воспринимаемого звука, вы просто увеличиваете скорость или частоту голоса. Вы не меняете высоту тона, так как ваши голосовые связки вибрируют с той же скоростью, что и при использовании воздуха. Вы также не меняете конфигурацию своего голосового тракта. Поэтому, в то время как базовая частота аккордов остается неизменной, частота звука, слышимого другими, увеличивается из-за волны, проходящей через гелий намного быстрее, чем через воздух.
