音って、ピアノの音、バイオリンの音、ギターの音などなど、
種類が違えば、違う音で聞こえますよね。
それに、人の声も、人それぞれ違います。

「いったいなんでこんなに音が違うんだろう?」と思ったことはありませんか?

ここでは、その「音」の謎に迫ってみたいと思います。



人が音を聞いて
「音が違う」と感じるポイントは、
大きく「音の大きさ」「音の高さ」「音色」の3つにわけることができます。
それでは、これらの違いはどこから生じているのでしょう?

音ってなに?のページで説明したように、
「音」というのは、空気の振動によって伝わる「波」です。

「音の大きさ」「音の高さ」「音色」という音の違いは、
音の「波」が違っているために生じているのです。


ひとつずつ詳しく考えてみましょう。



●音の大きさ

音には
「大きな音」「小さな音」がありますよね。
耳の聞こえる方なら誰でも「うるさい!」とか「聞こえない!」
なんて経験をしたことがあると思います。
何が違うのか?というと
「音波の振幅」が違うのです。

下の図をご覧ください。













上の波が小さな音の波、下の波が大きな音の波、
をそれぞれ示したものです。

大きな音の波は、振幅が大きく波が大きい。
小さな音の波は、振幅が小さく波が小さい。


テレビやラジオのボリュームを上げて音を大きくすると、
スピーカーから出てくる音波は、この図のように、大きな波になって出てくるのです。



●音の高さ

音は高くなればなるほど、「キーン」となっていき、耳が痛くなってきますよね。
それに対して、低い音は
「ボーッ」と重たい感じになってきますよね。
「高い音」と「低い音」の違いは何か?
下の図をご覧ください。




















「高い音」と「低い音」の違いは、
音波の「周波数」の違いから生じているのです。


図には例として3つの波を示してみました。

緑の波が500Hz
赤い波が200Hz青い波が100Hzの波です。

周波数の単位は「Hz:ヘルツ」と読みます。
1Hzは、1秒間に1回の振動があるという意味です。

500Hzだったら、1秒間に500回の振動があるということです。

見てわかるように、500Hzの波は、細かくてたくさんあります。
これは「高い音」は「波の振動が速い」ということなんです。

それに比べて、周波数が低くなっていくと、波は大きくて少なくなってきます。
これは、音波がゆっくりと振動しているということなんです。

つまり、音波の振動が速いと、その音は高い音になり、
音波の振動が遅いと、その音は低い音になるということです。


ピンと張ったギターの弦を弾くと、弦は速く振動し高い音が出て、
緩い弦を弾くと、弦はゆっくり振動し低い音が出ます。
これをイメージすると、理解しやすいと思います。




ちょっと余談ですが、
人が聞くことができる周波数は、だいたい
20〜2万Hzくらいだそうです。
参考にまでに、下の表に、動物が聞こえる音の周波数の範囲を示してみました。

動物 聞こえる
周波数 [Hz]
人間 20〜2万
スズムシ 0.3〜3000
〜1000
ヘビ、カメ 200〜700
〜1万5000 
   コウモリ 〜12万 
イルカ 〜15万













人間には、結構多くの音が聞こえているのだとわかりますね。
スズムシ、魚、ヘビ、カメは、あまり音が聞こえていないんですね。


「超音波」を使うことで有名なコウモリやイルカは、
人間と比べると桁違いの高い音まで聞けるんですね。



●音色

「音色」とは「他の音と区別される、その音特有の響き」のことです。

この「音色」の違いは、どこから生じているのでしょう?

今までに紹介してきた音波の形は、
「純音」と呼ばれる一つの波だったのですが、
世の中の音のほとんどは、実は
色々な高さの音が混ざってできた波なのです。

この音の混ざり方で「音色」が決まります。

といっても、なかなかイメージがつかめないと思うので、
下の図をご覧ください。




















私たちが聞いている音のほとんどは、
図の青い波のように、いろいろなところに山と谷ができる波になっているのです。

この波を分解してみると、青い波の下にあるような

オレンジ3つの波に分けることができるのです。

つまり
青い音は、赤の100Hzの音緑の200Hzの音オレンジの500Hzの音
3つの高さの音が混ざってできているということなのです。

ピアノなどの楽器の音も、このように、
さまざまな高さの音が混ざり合ってひとつの音となり、
私たちに聞こえているのです。

色々な色を混ぜると一つの色になりますよね。
それと同じことが音でも起こっているのです。


この音の混ざり方は、ピアノとバイオリンでは違います。
だから、同じ「ド」の音でも、ビアノとバイオリンでは音が違うので、
「ピアノのドだ!」とすぐにわかるのです。
人の声もそうで、人それぞれ声の波形は違います。
だから、人の声はみんな少しずつ違う声に聞こえるのです。

このようなことが「音色」の違いを生じさせる原因となっていて、
音を出すものは、それぞれ独自の音を持っているのです。



このように、音は、その波の
振幅の大きさ周波数の違い波形の違い
これら3つのことが複雑に入り交じってできているのです。
これらの組み合わせを考えると、数え切れないほどの組み合わせがあります。
だから、私たちの周りには、数え切れないほどたくさんの音があるのです。

音は、身近すぎて気づきにくいのですが、結構、不思議なものですね。
普段の生活の中で、いろんな音にちょっと耳を傾けてみください。
何か新しい発見があるかもしれません。


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