なぜヘリウムを吸うと声が高くなるのか?音の伝わり方と声の仕組みをわかりやすく解説!

素朴な疑問

ヘリウムガスを吸うと、まるでアニメキャラクターのように声が高くなることがあります。これは一体なぜ起こるのでしょうか?本記事では、声の仕組みや音の伝わり方をもとに、その理由を詳しく解説します。

声はどうやって出るのか?

人間の声は、以下のプロセスで生まれます。

  1. 肺から空気を出す
  2. 空気が喉にある声帯を振動させる
  3. その振動が共鳴腔(口や鼻の空間)を通る
  4. 音が共鳴して「声」として聞こえる

つまり、声の高さや響きは声帯の振動だけでなく、音が空気中をどう伝わるか、共鳴腔でどう響くかも大きく関係しているのです。

空気とヘリウムの違い

普段吸っている空気は主に窒素(約78%)と酸素(約21%)で構成されています。一方、ヘリウムは非常に軽い気体です。 気体の種類 分子量(おおよそ) ヘリウム 4 空気 約29

この分子量の差が、音の伝わり方に大きな違いをもたらします。

音速の違いが声に与える影響

音は、気体中を振動として伝わります。気体が軽ければ軽いほど、音は速く伝わります。

  • 空気中の音速:約340 m/s
  • ヘリウム中の音速:約970 m/s(空気の約3倍)

ヘリウムを吸うと喉や口の中に一時的にヘリウムが満たされ、声帯から出た音がより速く伝わるようになります。これにより、共鳴腔での音の共鳴周波数(フォルマント)が上昇し、私たちには「声が高くなった」と感じられるのです。

実際には声帯の振動数は変わらない

重要なのは、ヘリウムを吸っても声帯そのものの振動数(ピッチ)はほとんど変化しないという点です。変わるのは、音の響きや強調される周波数(フォルマント)であり、それによって高く聞こえるのです。

ヘリウム吸引の注意点

ヘリウムを吸うと一時的に声が変わって面白い体験ができますが、安全性には十分注意が必要です。

  • ヘリウムには酸素が含まれていないため、酸欠を起こす危険性がある
  • めまいや意識障害、最悪の場合は窒息や死亡のリスクもある

ヘリウムを使う際は、換気の良い場所で、少量かつ短時間だけにとどめ、絶対に連続吸引しないようにしましょう。

まとめ:ヘリウムで声が高くなる理由

  • ヘリウムは空気より軽く、音が速く伝わる
  • その結果、声の共鳴周波数(フォルマント)が上昇
  • 声帯の振動数は変わらないが、声が高く聞こえる

ヘリウムを吸ったときの「高い声」は、物理的な現象に基づいた科学的な理由があるのです。正しく理解し、安全に楽しみましょう。

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