Почему когда дышишь гелием меняется голос. Почему от гелия голос меняется? кандидат химических наук, научный обозреватель «Русского Журнала» и журнала «Наука и жизнь»

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.

Гелий – это благородный газ, который обладает целым рядом специфических свойств. И в частности, он позволяет изменять голос человека, делая его писклявым, словно у героев мультфильмов. Однако почему это происходит, и какими еще свойствами обладает этот газ? Безопасно ли его вдыхать, и могут ли быть побочные эффекты? Насколько изучено это вещество, где его применяют?

Гелий используется во множестве направлений, проще всего найти его у продавцов воздушных шаров, которые активно пользуются им. Это хорошо изученное вещество, о котором можно рассказать довольно многое.

Особенности гелия

Гелий представляет собой инертный газ и обладает всеми особенностями, характерными для этой группы. У него нет типичного запаха или вкуса, он бесцветен, облачко гелия ничем не будет отличаться внешне от окружающего воздуха. Элемент имеет особенность, фиксируемую только у него – при температуре в -268.9 градусов Цельсия он сжижается, однако добиться его превращения в твердое состояние при обычных земных условиях не удастся. Для этого нужно не только понизить температуры до 1 К, но и увеличить атмосферное давление до 25 атмосфер. Но это никак не относится к способности газа изменять голос человека.

Другая особенность этого вещества окажется более интересной в рамках рассматриваемого вопроса. Гелий – это исключительно легкий газ, легче него только водород. Он весьма распространен в природе, составляя примерно 23 процента от всех веществ в известной человеку Вселенной. Вещество рождается в звездах при ядерном синтезе. Этот газ в 7 раз менее плотен, чем воздух земной атмосферы, являясь вторым по легкости среди всех существующих. Опережает его только водород.

Интересный факт : именно низкая плотность делает гелий интересным для продавцов воздушных шаров. Наполняя им воздушные шары, люди обеспечивают им возможность устремляться вверх, в небо . Поднимать в небо благодаря газу можно не только шары, но и целые дирижабли. Менее плотное вещество стремится наверх, таковы законы физики.

Как газу удается изменить голос?

Чтобы разобраться в вопросе изменения голоса под воздействием гелия, необходимо учесть факт его низкой плотности и рассмотреть еще один нюанс – как человеку удается издавать звуки, речь. Звук любого типа, включая голос человека – это колебание. Что касается человеческой речи – эти звуки производятся при движении голосовых связок, которые находятся в гортани. Тембр голоса формируется частотой колебаний, чем этот показатель выше, тем выше и голос.

Материалы по теме:

В обычной воздушной среде голос человека остается привычным, звуки производятся и передаются стандартным образом. Но если показатели среды меняются, то измениться может и голос – существенным или несущественным образом. Некоторые люди отмечают, что голоса могут звучать несколько иначе даже в сильный туман, при изменении влажности среды. И это не субъективное мнение. При вдыхании инертного газа происходит сжатие голосовых связок, частота их колебаний существенно увеличивается. При увеличении частоты колебаний меняется и голос, он становится более высоким, смешным.

Существует вещество, которое дает обратный эффект. Если вдохнуть фторид серы, голос будет звучать пониженно, женский голос будет восприниматься как мужской бас. Это один из тяжелых газов, его плотность в 5 раз выше, чем у воздуха.

Материалы по теме:

Безопасен ли гелий?

В общих чертах вдыхание гелия можно считать относительно безопасной забавой, если дышать не только им, но и обычным воздухом, не предаваться развлечению с особым усердием. Ведь в противном случае можно получить кислородное голодание. Первыми признаками такового являются тошнота, головокружение, головная боль, проблемы с дыханием. Кроме того, не стоит делать этого регулярно, потому как возникает риск повреждения голосовых связок. Их необходимо беречь, повреждения в этой области могут носить необратимый характер, испортив голос, или же лишив возможности разговаривать. Голосовой аппарат человека отличается высокой чувствительностью.

Нельзя вдыхать гелий глубоко или дышать им долго, иначе в крови могут образоваться газовые пузырьки, вызывающие риск инсульта. Перенасыщение легких гелием вместо кислорода тоже опасно.

Материалы по теме:

Почему на микрофон надевают чехол?

Подобное развлечение рискованно для беременных и для маленьких детей, им определенно не стоит вдыхать гелий. Взрослым же и здоровым людям стоит посоветовать делать только неглубокие вдохи, пару-тройку за раз, ведь для эффекта высокого голоса этого будет достаточно. Когда голос вновь станет нормальным, можно попробовать повторить мероприятие еще два-три раза.

Таким образом, голос меняется из-за того, что гелий обладает значительно меньшей плотностью, чем воздух. Голосовые связки человека работают в таких условиях иначе, голос становится значительно более высоким. Вдыхание гелия для создания эффекта мультяшного голоса – это довольно забавное развлечение, однако для сохранения здоровья следует соблюдать меру.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

• Почему человек не узнаёт свой…

Запускает проект «Вопрос учёному», в рамках которого специалисты будут отвечать на интересные, наивные или практичные вопросы. В новом выпуске кандидат химических наук Пётр Образцов объясняет причину искажения голоса при вдыхании гелия.

Почему гелий искажает голос?

Пётр Алексеевич Образцов

кандидат химических наук, научный обозреватель «Русского Журнала» и журнала «Наука и жизнь»

Газ гелий, впервые открытый на Солнце и получивший своё название в честь нашей звезды по имени Гелиос, применяется для наполнения аэростатов, для замены азота в барокамерах и аквалангах, для создания сверхпроводимости и т. д. В первом случае используется инертность гелия и его низкая плотность, во втором случае гелий не создаёт состояния опьянения у водолазов на глубинах в десятки метров, как обычный азот. Кроме того, при больших давлениях азот растворяется в крови водолаза, и при быстром подъёме с глубины выделяется из крови в виде пузырьков, закупоривающих сосуды. Возникает так называемая кессонная болезнь. А гелий так себя не ведёт.

Важнейшие свойства гелия – низкая плотность и вязкость - являются причинами такой забавной особенности этого газа, как повышение тона голоса. И в низкоплотной газовой среде, состоящей из кислорода и гелия вместо азота, скорость звука гораздо больше, чем в обычном воздухе. А объём ротовой полости и верхней части горла (резонатора) остаётся неизменным. В результате возрастают и частота связок и частота распространяющегося в этом резонаторе звука, что и означает появление этакой писклявости.

Обратный эффект понижения частоты возможен при вдыхании смесей с инертными газами тяжелее азота, например, инертных криптона или ксенона. Дышащий такой смесью рядовой статист оперы затмил бы своим басом самого Шаляпина.

Однако если кто-либо из читающих эти строки захочет воспроизвести данный эффект (гелий доступен, им надувают воздушные шарики) , он должен помнить, что при длительном вдыхании гелийсодержащих смесей может наступить кислородное голодание и потеря сознания. Нужно немедленно отдышаться на свежем воздухе.

Плотность гелия почти в 7 раз меньше, чем обычного воздуха. При вдыхании этого инертного газа голосовые связки , увеличивается частота их колебания, и голос звучит в повышенной тональности. Издаваемые звуки кому-то напоминают голос персонажа мультфильмов, а кому-то – писк мыши или речь младенца. Но, в любом случае, окружающим становится .

А вот после вдыхания фторида серы – тяжелого газа, который в 5 раз , даже девушки начинают говорить низким басом.

Является ли вдыхание гелия безопасным?

В целом, считается достаточно безопасным, поскольку вместе с газом в организм человека попадает кислород. Кроме того, распознать надышавшегося гелием человека трудно, разве что за исключением момента, когда он начнет что-то говорить.

Да и сам газ определить невозможно - он не обладает ни запахом, ни вкусом. Тем не менее, от гелия могут появиться некоторые побочные явления.

У некоторых людей могут возникнуть признаки кислородного голодания, такие как головокружение, головная боль, затрудненное дыхание, тошнота. Голосовые связки при вдыхании гелия колеблются с более высокой частотой, что вызывает желаемый эффект, однако в результате их можно повредить, причем этот процесс считается необратимым.

Глубокие и частые вдохи этого инертного газа способны спровоцировать возникновение гелиевых пузырьков в крови. По достижении ими мозга они могут вызвать инсульт и даже привести к летальному исходу.

Может оказаться небезопасным и обычное перенасыщение легких гелием, когда содержание кислорода в организме человека будет существенно понижено.

Вот еще интересный факт: если человека на время поместить в камеру, которая наполнена только гелием, через некоторое время тот задохнется. Это связано с тем, что в таком газе содержится только пара десятых процента кислорода.

В дополнение к этому можно добавить, что баловство с гелием особенно опасно для беременных женщин, причем не только для будущей мамы, но и для ее малыша. А потому лучше всего просто полюбоваться легкими шариками, не пытаясь вдыхать газ, содержащийся в них.

Решив попробовать на себе действие «веселящего газа», не вдыхайте за один раз большое количество гелия. Лучше сделайте несколько небольших вдохов, а когда действие газа пройдет, попробуйте еще раз, только не переборщите, ведь здоровье и жизнь – самое главное.

Есть такой фокус, который можно многократно увидеть на роликах в ютубе. Эти ролики можно отыскать, если сделать поиск по словам «гелий» и «голос». Мы видим, что после того, как человек вдыхает газ гелий его голос изменяется, становится до смешного пискливым. Если же человек вдыхает другой газ, гексафторид серы, который тяжелей воздуха, его голос приобретает басовые тона, что тоже необычно и потому смешно.

В чем причина этого явления?

Но прежде ответим на вопрос, благодаря чему мы вообще можем говорить. Как вообще возникает голос?

Происходит это когда воздух проходит из легких через трахею в гортань. В гортани, приблизительно посередине ее, имеется сужение, где размещаются голосовые связки, которые собственно и генерируют звук. Голосовые связки представляют собой две горизонтальные складки, между которыми имеется отверстие, которое называется голосовой щелью. Если голосовые связки при прохождении через них воздуха из легких вибрируют, возникает звук. Голосовые связки могут производить самые разнообразные движения. Они могут смыкаться, соединяться, изменять свою длину и толщину, производя тем самым разнообразнейшие звуки.

Но сами связки очень слабые. Поэтому производимый ими звук весьма тихий. Для усиления этого звука необходим резонатор. Роль резонатора в речевом тракте человека выполняет глотка. Глотка объемна. Она открывается в сторону ротового отверстия. Форма глотки неправильная, но эта форма так хитро «рассчитана» природой, что усиливает слабые колебания воздуха, которые генерируют голосовые связки, и направляет их изо рта в сторону слушателя. Глотка находится непосредственно рядом с костями черепа. Вследствие этого, наш голос до нашего уха идет не столько по воздуху сколько по нашей черепной кости. С этим связан странный эффект: мы слышим собственный голос не так, как его слышат окружающие нас люди.

Итак, речевой тракт человека очень похож на любой звуковоспроизводящий аппарат: в нем имеется генератор звуковых колебаний (голосовые связки) и усилитель-резонатор (глотка). Нос и рот, а также находящиеся во рту язык, губы и небо задействованы при артикуляции. Благодаря им человек изменяет звуки, генерируемые голосовыми связками и усиливаемые глоткой, и произносит слова. Если провести аналогию с радиопередатчиком, происходит модуляция основного сигнала информационным.

Что же происходит, когда человек вдыхает газ гелий и начинает разговаривать? Благодаря тому, что гелий легче воздуха голосовые связки в среде этого газа будут колебаться чуть-чуть быстрее. Но не из-за этого изменения тон голоса поднимается так существенно.

А вот для нашей глотки, которая, как уже было сказано, работает резонатором, изменение природы звукопередающей среды существенно. Ведь резонансные частоты глотки зависят от ее формы и объема. При замене воздуха гелием, скорость звука в резонаторе увеличивается почти втрое, с 331 м/с до 965 м/с. А вот конфигурация резонатора не изменилась. Поэтому входить в резонанс (а значит, усиливать) резонатор теперь будет другие, более высокие частоты. Все звуки, выходящие изо рта человека, «хлебнувшего» гелия, сместятся в сторону более высоких частот. Голос станет более писклявым.

Если же вместо легкого гелия вдохнуть газ более тяжелый, чем воздух, в котором скорость звука меньше, резонировать с глоткой, а значит, усиляться будут звуковые колебания, имеющие меньшую частоту. Голос сместится в сторону низких частот и станет неестественно грубым.

Вот так вот и объясняются все эти чудеса.