헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유, 원리!

안녕하세요. 데이더블유입니다. 오늘은 헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유에 대해 알려드리도록 하겠습니다.

며칠전, "수상한 과학실, 빵을 탐하다"란 책을 읽다 우연히 헬륨가스를 마시면 목소리가 변하게 되는 이유, 원리에 대해 알게 되었는데요. 해당 내용을 함께 공유하면 좋을 것 같아 이렇게 포스팅을 하게 되었습니다. 

텔레비젼 프로그램에서 헬륨가스를 통해 목소리를 변조하여 웃긴 상황을 연출하는 모습들이 상당히 많이 보이는데요. 과연, 어떤 원리로 헬륨가스를 마시면 목소리가 변하게 되는 것인지 우리 함께 알아보도록 합시다. 그럼, 지금 바로 가시죠!

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헬륨

먼저, 헬륨이란 무엇일까요? 헬륨이란, 우주에서 수소를 제외하고 가장 가벼운 원소입니다. 지구 대기 구성비율 중 0.0007%밖에 되지 않는 아주 희소한 원소랍니다.

헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유

헬륨가스를 마시면 목소리가 변하는 이유, 원리를 파악하기 위해선  ①목소리의 발생 원리, ②목소리의 높낮이, ③ 매질을 알아야 합니다. 3가지에 대해 알기 쉽게 설명해드릴테니 차근차근 알아봅시다. 

i) 목소리의 발생 원리

여러분, 목소리는 어떻게 나오는 걸까요? 목소리는 폐에서 나오는 공기가 성대를 통과하면서 발생하는 진동에 의해 만들어집니다.

ii) 목소리의 높낮이 

목소리의 높낮이는 성대에서 발생하는 진동수에 의해 결정됩니다. 1초당 반복운동이 일어나는 횟수, 진동수의 단위를 HZ(헤르츠)라고 하는데요. 진동이 많을수록 높은 소리가 나게 됩니다. 보통 남성의 경우는 130HZ, 보통 여성의 경우는 205HZ입니다.

남성과 여성의 진동수가 차이나는 이유는 바로 성대의 길이와 두께 때문이라고 합니다. 남성의 평균적 성대 길이는 약 17~24mm이고 여성은 13~17mm으로 남성이 더 깁니다. 또 굵기도 평균적으로 남성이 여성보다 더 굵습니다. 이에 진동수가 남성이 적고 여성이 더 많습니다.

iii) 매질

매질이란, 어떤 파동 또는 물리적 작용을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨 주는 매개물입니다. 그렇다면, 우리의 목소리를 전달해주는 매개물은 무엇일까요? 그렇죠, 바로 공기입니다. 공기가 바로 목소리의 매질입니다. 

소리는 매질의 밀도에 따라 다르게 전달됩니다. 밀도가 높으면 진동이 느려지고, 밀도가 낮으면 진동이 빨라집니다. 이해하기 어렵다구요? 네, 쉽게 설명드리겠습니다.

자, 여러분 지하철 안을 상상해보세요. 사람들이 빽빽하게 많이 있는 지하철에서 지나가려고 할때 빠르게 지나가기가 쉬울까요? 아니죠, 사람들이 많다보니 빠르게 지나가기가 어렵죠. 반대로 사람들이 거의 없이 텅 빈 지하철이라면 어떨까요? 이때는 훨씬 빠르게 지나갈 수 있을 것입니다.

이처럼 밀도가 높은 곳(사람들이 빽빽하게 많은 지하철)에서는 진동이 느려지고(지나가는 속도가 느려짐), 밀도가 낮은 곳(사람들이 거의 없는 지하철)에서는 진동이 빨라집니다(지나가는 속도가 빠름).

헬륨은 수소 다음으로 가벼운 원소라고 했었죠. 헬륨은 공기보다 밀도가 상당히 낮습니다. 따라서 우리가 헬륨가스를 마시면 매질이 공기에서 헬륨으로 변하고, 밀도가 상당히 낮아져 진동이 빨라지게 됩니다. 진동이 빨라져 진동수가 많아지면 우리의 목소리는 평상시보다 훨씬 높은 소리가 나오게 되는 것입니다.

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헬륨가스를 마시면 평상시와는 다른, 다소 웃긴 높은 목소리가 나오는 이유를 이제 모두 아시겠죠? 일상 속에 우리가 인지하고 있지는 않지만 참 많은 과학이 숨어있습니다.

과학의 원리를 알고 활용한다면 우리의 일상이 더욱 유쾌하고 풍요로워질 것 같습니다. 그럼, 오늘은 이만 포스팅을 마치겠습니다. 남은 시간도 즐거운 하루 되세요. 모두들 안녕♥