안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
헬륨을 마셨을 때 목소리가 높아지는 현상은 기체의 물리적 성질과 소리의 전달 방식에 의해 설명할 수 있습니다. 소리는 성대에서 발생한 진동이 입과 코의 공명 공간을 통해 증폭되면서 만들어지는데, 이때 소리의 속도와 공명 주파수가 중요한 역할을 합니다.
공기 중에서 소리의 속도는 약 340 m/s 정도인데, 헬륨은 밀도가 훨씬 낮기 때문에 소리의 속도가 약 970 m/s로 세 배 가까이 빨라집니다. 소리의 속도가 빨라지면 공명 공간에서 형성되는 공명 주파수가 높아지게 되고, 그 결과 성대가 같은 진동수를 내더라도 우리가 듣는 목소리는 더 날카롭고 높은 음으로 들리게 됩니다.
즉, 헬륨을 마시면 목소리가 높아지는 이유는 헬륨의 낮은 밀도로 인해 소리의 전달 속도가 빨라지고, 이로 인해 공명 주파수가 상승하여 목소리가 실제보다 더 높은 음색으로 변하기 때문입니다.