3.5. Как гелий меняет голос

Я опишу один фокус, но только обещайте не проделывать его — он не просто опасен, а смертельно опасен. Если вдохнуть гелий и попытаться что-то сказать, то голос будет звучать неестественно высоко — точь-в-точь как у утенка Дональда Дака. Почему?

ОТВЕТ • Как объяснялось в предыдущей задаче, звук речи человека зависит от возбуждения различных формант в его вокальном тракте звуковыми волнами, производимыми колеблющимися голосовыми связками. Когда частота колебаний звуковых связок попадает внутрь частотного спектра определенной форманты, звук с частотой этой форманты включается в голос человека. Частота (как центр частотного спектра, так и его диапазон) каждой форманты зависит от двух факторов. Первый — это длина и форма вокального тракта, их человек может контролировать, сдвигая язык и открывая и прикрывая рот. Второй фактор — скорость звука в вокальном тракте.

В обычном состоянии вокальный тракт заполнен воздухом, а скорость звука в воздухе — около 340 м/с. Однако если воздух заменить на воздушно-гелиевую смесь, скорость распространения звука значительно повысится (до 900 м/с). Это изменение скорости сдвинет все частоты формант вверх. Колебания голосовых связок будут происходить примерно так же, как и в воздухе, но теперь более высокие частоты этих колебаний возбудят сдвинутые в область более высоких частот форманты вокального тракта. Относительная интенсивность формант тоже может измениться. В результате голос будет содержать более высокие частоты и изменится до неузнаваемости.

Опасность этого эксперимента очевидна: человек жив, пока он вдыхает воздух (точнее, кислород, содержащийся в воздухе). Но если вы заполните свои легкие гелием, то уже не сможете вдыхать кислород, и тогда организм начнет гонку со смертью. Уровень кислорода в крови станет падать, и ваша жизнь будет зависеть от того, успеете ли вы выдохнуть из легких гелий и вдохнуть вместо него кислород, пока не наступило удушье и не возникло кислородное голодание мозга.