どうして、ヘリウムで声が高くなるの？

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空気より軽い気体の中では、音の波にスピードが速くなるんです

こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

パーティーなどで使われる声が変わるガス、ありますよね。

このガスを吸って、しゃべると、変な感じの高い声がでて

おもしろいですね。

声が変わるガスの中身は、ヘリウムという気体と酸素（さんそ）が

混ぜてあります。

ヘリウムは水素（すいそ）の次に軽い気体で、宇宙で２番目に軽い気体です。

どうして、ヘリウムを吸ったら、声が高くなるのでしょうか。

空気より軽い気体だからなんだけど・・・何が起きているのか

ちょっとだけ、詳しく知りたくなりますね。

私たちが音が聞こえたと感じるとき、

私たちは、空気の振動(しんどう)を耳の中の細胞(さいぼう)で感じとって、

耳の中の細胞(さいぼう)が、脳に電気信号を送って、

脳の中で、信号を組み合わせて、音が聞こえたことが分かります。

空気の振動(しんどう)は、空気分子(ぶんし)の粒の濃い所と薄い所が交互にできる波で、

音波(おんぱ)と名前がついています。

私たちは普通、

空気の振動が音波（おんぱ）となって伝わってきたのを感じとって

音が聞こえたと感じているんですね。

音波(おんぱ)は、0℃の空気の中を１秒間に331．5メートル進みます。

ところで、

空気は分解していくと、空気分子(ぶんし)というミクロの粒粒になります。

空気の濃い所と薄い所を作るためには、

空気の粒の空気分子(ぶんし)が動かないといけません。

それで、

ヘリウムの場合は、空気よりもずっと軽い気体です。

ヘリウムの中で、ヘリウムの濃いところと薄いところができて伝わっていくためには、

ヘリウムの粒が動かないといけないのですが、

空気よりずっと軽いので、動きやすいのです。

動きやすいヘリウムは、濃いところと薄いところが、

次々にサクサクできて音波が速く伝わっていけるようになります。

0℃のヘリウムのなかでは、音波(おんぱ)は、１秒間に970メートル進みます。

0℃の空気の中よりも音波(おんぱ)のスピードスピードが速いんですね。

声を出したときに、空気中にヘリウムがあると、音波(おんぱ)が速く進むので、

声が高く聞こえるようになるんですね。

音が高い、低いことを表すのに、波が進んで行く時に

１秒間に通過する波の山の数を使うことがあります。

これを周波数(しゅはすう)と名前がつけてあります。

周期的な波の数ということでなのですね。

１秒間の波の山の数が多いほど高い音になります。

ヘリウムの中での音波(おんぱ)の波の山の数は、

空気の中の場合よりも約３倍多くなります。

ヘリウムの中を進むとき、音波(おんぱ)のスピードが速いため

音波(おんぱ)の周波数(しゅはすう)が高くなるんですね。

私たちは、周波数(しゅはすう)が高い音を、

音程が高い音として聞こえるようになっているんですね。

このせいで、音が高くなるんですね。

ヘリウムで声が高くなるのは、ヘリウムが軽くて動きやすくて、

音波(おんぱ)の波をサクサクと速く伝えるせいだったんですね。

音は、音波(おんぱ)を伝えるモノによって音の高さがかわってしまうんですね。

おもしろいですね。

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