なんでヘリウムガス吸って声が変わるの？

よくパーティーとかで使われるヘリウムガスですが、あれを吸うとなぜ声が変わるのでしょうか？

まずヘリウムについて説明していきます。

ヘリウムの基礎的な情報はこんなところですかね。この辺のことは科学を学ぶ人は必ず知っておいて欲しいところです。

それでは、ヘリウムガスについて話をしていきます。ヘリウムガスを吸って声が変わる現象をドナルドダックボイス現象とよんだりします。また、その原理は空気中とヘリウム中での音速の違いにあります。

音速は媒質の性質(温度、密度、圧力など)によって大きく変わります。

相変化による音速の大きさは密度の大きさと同じ順である(密度が大きいほど音速は早くなる)ため、固体>液体>気体となります。

また、気相中の音速は気体成分の分子量で比べることができ、分子量が小さいほど音速が大きくなるので

空気(平均分子量29)中の音速<ヘリウム(分子量4)中の音速

という関係になります。

ここまで読んでもらって、

「なるほど！ヘリウム中での音速は空気中での音速より速いから声が高くなるのか！」

ってなる人は少ないと思いますので、もう少し説明します。

音の高さはその振動数によって変化します。

その振動数と音速の関係式がこれです。

この式から分かるように音速が大きくなれば共鳴周波数も多くなります。

高校の物理でやる気柱の振動の閉管を口だと考えると想像しやすいかな。

ってことで、ヘリウムガスを吸うと口、声道での共鳴周波数が多くなり声が高くなります。

まぁ、いろいろな関係はあるのでしょうが、だいたいこんなところでしょう(てきとー)。