サウンドマジック2

音の物理特性とは

さて｢音｣である。そもそも音とはいったい何であろうか。一般に音
とは｢空気の疎密波｣であると定義される。つまり空気中に密度の高
いところと低いところを作って伝わるものが音と呼ばれるものだ。

ところが、この疎密波が空気中に起こり、空気中を伝播しても、こ
れを聞くものがいなければ｢音｣として認識されることはない。ただ
の疎密波である。そこで、空気の疎密波が聴覚によって感じられた
ものを｢音の感覚｣と呼び、疎密波として伝わる物理現象を｢音波｣と
呼んで区別する。我々がふだん音と呼んでいるのは前者である。こ
のように、音が空気の振動が耳の鼓膜に届いたときに生ずる感覚で
あるとする考え方を最初に提示したのが、かのガリレオであった。

そこでまず、音の感覚の元になる、空気中を伝わる音波の物理的な
特性についてを見てみることにしよう。ごく簡単な音の科学の基本
である。しばしお付き合いのほどを。

音波には、透過･吸収･回折(かいせつ)･干渉･反射などといった性質
がある。窓をぴたりと閉めても外からの音が聞こえてくるのが音の
透過である。そこに厚いカーテンなどがあれば音は吸収される。

これは、音波が軽い繊維にぶつかった時に、繊維の運動を引き起こ
して熱エネルギーへと変換されるのであり、さらには繊維同士の摩
擦によってエネルギーを消耗させやがて消えてゆくことになる。こ
れが、吸音の原理的な考え方である。

回折とは、音波の回り込みである。角を曲がる自転車がリンを鳴ら
す時に、角の向こう側で陰になっている人にも警報として届くのは
この回折の作用によるものだ。

そして２つ以上の音波が衝突すると干渉が起こり、その結果、音が
大きくなったり小さくなったりして聞こえるようになる。干渉とは
そもそも波動に特有な現象で、波動が同じ位相の場合は互いに強め
合い、反対の位相では互いに弱め合うような現象をさす。

また反射の性質は光によく似ている。進んできた音波が物体にぶつ
かると反射してはねかえる。そしてその一部がぶつかった物体内に
屈折して新たな音波を生じさせるのだ。ただ音の屈折という言葉は
一般的には、やや理解しにくい感じがするかもしれない。

こうした基本的な物理的性質に加えて、音波にはさらにさまざまな
特質がある。まず、音波には速度がある。中学時代の理科の授業で
習った音速は摂氏20℃で343m/secというものであった。ところが音
波の速度は温度によって変わってくる。１℃上がるごとに0.6m/sec
ずつ速くなる。この性質が次のような現象を生み出す。

それは朝と夜の音の聞こえ方の違いである。静かな夜には、遠くで
響く汽笛かすかに聞こえる。冬の凍てついた夜などにはいっそう明
瞭に聞こえることを、旅の宿などで経験したことがおありだろう。

旅情をいや増して深めてくれるこの現象は、温度と音の速度に関連
している。夜間には地表付近ほど気温が下がるため、音速が地表付
近で遅くなり、音が地表に向かって屈折するために、音の到達点が
より長くなることによって起こる現象なのだ。

これに対して、昼に暖められた地表は温度が高くなり、音速は速く
なって上空に向かって屈折していく。だから団地などでは、昼に公
園で遊ぶ子どもたちの声が高い階までよく聞こえることになる。

またこんな話もある。火山や火薬の爆発音のような強い音波は、数
kmから100km以上も遠くまで届くことがあるが､その際ある程度離れ
た地域では聞こえずに､そのさらに遠方でよく聞こえることがある｡

これを音の異常伝搬といい、その原因は、複雑で確定しにくいもの
の、風の影響が重要な役割を担っているだろうといわれている。風
が音波をワープさせて運ぶのである。そのメカニズムとは、いった
いどのようになっているのだろう。興味深いものがある。

[3]へ続く