Почему от гелия меняется голос

Открытие аргона

Рэлей обнаружил, что азот, приготовленный из аммиака, имеет плотность на 0,5—1% меньшую, чем азот, который он извлекал из воздуха.

Почему?

Это различие было, в сущности, небольшим, и большинство ученых считало, что не следует заниматься этим вопросом. Однако химик Уильям Рамзай считал, что этот факт заслуживает дальнейшего изучения, и, получив от Рэлея разрешение, он продолжил его работу. Рамзай взял определенное количество воздуха и удалил из него кислород. Затем удалил азот. Однако все еще оставался небольшой остаток. Оставшийся газ Рамзай поместил в стеклянную трубку и возбудил его, пропустив через трубку электрический ток. Исследовав накаленный газ с помощью спектроскопа, он обнаружил несколько новых линий, не принадлежавших ни одному из известных элементов.

Странным было то, что в периодической системе не было предусмотрено место для нового газообразного элемента.

Однако в 1894 г. Рамзай выдвинул идею, что может существовать целая вертикальная колонка элементов, пропущенных в периодической системе. Ни один из этих элементов не был известен Менделееву, и поэтому великий русский химик не имел ключа, который позволил бы предположить существование еще одной колонки элементов.

Рамзай считал, что, вероятно, открытый им газ будет первым в колонке новых элементов; эта колонка показана здесь в рамках современной периодической таблицы, но в нее включены лишь известные в то время элементы.

Он назвал открытый им газ аргоном, что означает по-гречески «ленивый», или «недеятельный». Причиной для этого названия послужило то обстоятельство, что аргон вовсе не обладает химическими свойствами. Этот газ не имеет ни цвета, ни запаха или вкуса и не вступает в реакцию с другими элементами.

Безопасен ли гелий?

В общих чертах вдыхание гелия можно считать относительно безопасной забавой, если дышать не только им, но и обычным воздухом, не предаваться развлечению с особым усердием. Ведь в противном случае можно получить кислородное голодание. Первыми признаками такового являются тошнота, головокружение, головная боль, проблемы с дыханием. Кроме того, не стоит делать этого регулярно, потому как возникает риск повреждения голосовых связок. Их необходимо беречь, повреждения в этой области могут носить необратимый характер, испортив голос, или же лишив возможности разговаривать. Голосовой аппарат человека отличается высокой чувствительностью.

Есть такой фокус, который можно многократно увидеть на роликах в ютубе. Эти ролики можно отыскать, если сделать поиск по словам «гелий» и «голос». Мы видим, что после того, как человек вдыхает газ гелий его голос изменяется, становится до смешного пискливым. Если же человек вдыхает другой газ, гексафторид серы, который тяжелей воздуха, его голос приобретает басовые тона, что тоже необычно и потому смешно.

В чем причина этого явления?

Но прежде ответим на вопрос, благодаря чему мы вообще можем говорить. Как вообще возникает голос?

Происходит это когда воздух проходит из легких через трахею в гортань. В гортани, приблизительно посередине ее, имеется сужение, где размещаются голосовые связки, которые собственно и генерируют звук. Голосовые связки представляют собой две горизонтальные складки, между которыми имеется отверстие, которое называется голосовой щелью. Если голосовые связки при прохождении через них воздуха из легких вибрируют, возникает звук. Голосовые связки могут производить самые разнообразные движения. Они могут смыкаться, соединяться, изменять свою длину и толщину, производя тем самым разнообразнейшие звуки.

Но сами связки очень слабые. Поэтому производимый ими звук весьма тихий. Для усиления этого звука необходим резонатор. Роль резонатора в речевом тракте человека выполняет глотка. Глотка объемна. Она открывается в сторону ротового отверстия. Форма глотки неправильная, но эта форма так хитро «рассчитана» природой, что усиливает слабые колебания воздуха, которые генерируют голосовые связки, и направляет их изо рта в сторону слушателя. Глотка находится непосредственно рядом с костями черепа. Вследствие этого, наш голос до нашего уха идет не столько по воздуху сколько по нашей черепной кости. С этим связан странный эффект: мы слышим собственный голос не так, как его слышат окружающие нас люди.

Итак, речевой тракт человека очень похож на любой звуковоспроизводящий аппарат: в нем имеется генератор звуковых колебаний (голосовые связки) и усилитель-резонатор (глотка). Нос и рот, а также находящиеся во рту язык, губы и небо задействованы при артикуляции. Благодаря им человек изменяет звуки, генерируемые голосовыми связками и усиливаемые глоткой, и произносит слова. Если провести аналогию с радиопередатчиком, происходит модуляция основного сигнала информационным.

Что же происходит, когда человек вдыхает газ гелий и начинает разговаривать? Благодаря тому, что гелий легче воздуха голосовые связки в среде этого газа будут колебаться чуть-чуть быстрее. Но не из-за этого изменения тон голоса поднимается так существенно.

А вот для нашей глотки, которая, как уже было сказано, работает резонатором, изменение природы звукопередающей среды существенно. Ведь резонансные частоты глотки зависят от ее формы и объема. При замене воздуха гелием, скорость звука в резонаторе увеличивается почти втрое, с 331 м/с до 965 м/с. А вот конфигурация резонатора не изменилась. Поэтому входить в резонанс (а значит, усиливать) резонатор теперь будет другие, более высокие частоты. Все звуки, выходящие изо рта человека, «хлебнувшего» гелия, сместятся в сторону более высоких частот. Голос станет более писклявым.

Если же вместо легкого гелия вдохнуть газ более тяжелый, чем воздух, в котором скорость звука меньше, резонировать с глоткой, а значит, усиляться будут звуковые колебания, имеющие меньшую частоту. Голос сместится в сторону низких частот и станет неестественно грубым.

Вот так вот и объясняются все эти чудеса.

Открытие редкоземельных элементов

Одновременно с галлием (Ga), скандием (Sc), германием (Ge) и фтором (F) были открыты еще восемь новых элементов, относящихся к группе «редкоземельных»: иттербий (Yb) в 1878 г., самарий (Sm), гольмий (Но) и тулий (Ти) в 1879 г., празеодим (Рг) и неодим (Nd) в 1885 г., гадолиний (Gd) и диспрозий (Dy) в 1886 г. Полоний (Ро) и радий (Ra) были открыты в 1898 г., а затем последовали актиний (Ас) в 1899 г., европий (Ей) в 1901 г., лютеций (Lu) в 1907 г. и протактиний (Ра) в 1917 г.

Лантан и другие четырнадцать «редкоземельных» элементов, называемых лантанидами (потому что все они подобны лантану), находятся в периодической системе между барием и гафнием. Для удобства они помещены внизу в отдельном ряду. «Редкими землями» их назвали из-за сходства с известью и магнезией, которые когда-то называли «землями».

Актиний и актинидные элементы (торий и другие) также помещены отдельно внизу таблицы. Каждый актинидный элемент подобен, с одной стороны, актинию, а с другой — лантанидному элементу, с которым он образует пару. Открытие гафния (Hf) в 1923 г. и рения (Re) в 1925 г. дополнило периодическую таблицу, после чего вплоть до урана осталось только четыре свободных места.

Каждый элемент размещается в периодической таблице согласно его атомному номеру. Этот номер, как мы уже говорили, представляет собой величину положительного электрического заряда атомного ядра, или, что то же самое, число отрицательных зарядов (электронов), вращающихся вокруг ядра.

В первом горизонтальном ряду, или периоде, таблицы Менделеева находятся два элемента — водород и гелий; во втором периоде — восемь элементов и столько же в третьем; затем восемнадцать элементов составляют четвертый период и еще восемнадцать — пятый.

В шестом периоде имеется восемнадцать элементов плюс четырнадцать лантанидов — итого тридцать два элемента. В современной периодической таблице есть седьмой период, который теоретически имеет места для восемнадцати элементов плюс четырнадцать актинидов, хотя, если ориентироваться на таблицу 1925 г., эта часть ее должна была бы выглядеть по-иному.

Если мы рассмотрим вертикальные колонки вместо горизонтальных рядов, то обнаружим в них элементы с одинаковыми химическими свойствами, расположенные один под другим. Группа I, например, включает водород и щелочные элементы, такие, как литий и натрий. Группа III включает скандий, иттрий и все лантанидные и актинидные элементы.

Крайняя справа группа — это благородные газы. Перед ней расположена группа галогенов (соль рождающих элементов), подобных фтору и хлору, каждый из которых имеет одно свободное место на своей внешней электронной оболочке.

Зачем нужен низкий голос

1. Обладатели низкого тембра выглядят представительнее и авторитетнее. Когда мы слышим человека, не видя его, уже подсознательно рисуем физиологический и психологический портрет. По тому, как он «звучит» можно определить роль деятельности, интеллект, темперамент и тип характера. Человек с низким голосом внушает больше доверия, выглядит умнее. Такой факт берут на вооружение крупные компании.
2. Грубый голос — сексуальное оружие в битве за сердца. Чем выше уровень мужского гормона (тестостерона), тем ниже голос представителей сильной половины. Это чувствуют женщины на генетическом уровне. Такой мужчина становится более сексуально привлекательным в отличие от самца, даже с приставкой «альфа», который начинает говорить визгливо, срываясь на петушиный крик.
3. Низкий, грубый голос – спасение от заикания. Исследуя заикание, ученые пришли к выводу, что данной проблемой реже страдают люди с низким голосом. Заикающийся старается выдавить из себя звук, напрягает голосовые связки, голос звучит неестественно высоко. Таким людям рекомендуют понизить звуковой тон, заговорить «диаконским» басом.

Свойства инертных газов

Совершенно невероятным может показаться то, что эти газы вообще не обладают химическими свойствами. Они не соединяются и не реагируют ни с какими другими элементами ). Это странное поведение — отсутствие каких-либо химических свойств — связано с электронной структурой их атомов.

В атоме натрия имеется внутренняя оболочка из двух электронов и еще один электрон, расположенный над этой заполненной оболочкой, который также вращается вокруг ядра. Натрий — чрезвычайно активныи и потому опасный, активность обусловлена наличием этого единственного внешнего электрона.

У элемента, находящегося в периодической таблице перед натрием, нет активного внешнего электрона; именно такая симметричная картина расположения электронов имеет место в атоме неона. Оболочка из восьми электронов, как и внутренняя оболочка, состоящая из двух электронов, полностью заполнена. Можно сказать, что неон, попросту говоря, не заинтересован в обмене. Он не склонен к захвату электронов от каких-то других атомов и не имеет таких внешних электронов, которые можно было бы отдать другим атомам. Таким образом, неон почти совсем не обладает химическими свойствами.

Если взять атом, у которого имеется на один электрон меньше, чем у неона, то у такого атома будет одно свободное место в его внешней оболочке. Так обстоит дело в случае фтора, который сильно стремится заполучить недостающий внешний электрон, чтобы заполнить свою внешнюю оболочку. Поэтому фтор, подобно натрию, также один из наиболее активных элементов.

Инертные, или редкие, газы действительно очень редки на Земле; в частности, из-за этого они и были открыты значительно позднее других элементов. Они заняли в периодической таблице вертикальную колонку, которую Менделеев не мог предсказать.

Значение инертных газов

Инертные газы нашли широкое применение, в частности, именно благодаря их инертности. Первый опыт промышленного производства гелия застал англичан врасплох: однажды немецкий военный дирижабль был обстрелян зажигательными пулями, но не загорелся. Этот дирижабль, очевидно, был наполнен гелием вместо легко воспламеняющегося водорода.

Хотя гелий и является наиболее легким элементом после водорода, он обладает совершенно иными свойствами. Водолазы дышат теперь смесью кислорода и гелия, а не кислородоазотной смесью обычного воздуха. Азот растворяется в крови водолазов и вызывает «кессонную болезнь»; гелий же растворяется в значительно меньшей степени.

Еще в 1903 г. Рамзай показал, что гелий является продуктом радиоактивного распада радия. В эксперименте Рамзая впервые было обнаружено превращение одного элемента в другой. В настоящее время гелий используется в качестве источника бомбардирующих частиц в современных атомных машинах — ускорителях. Ядро гелия, лишенного двух атомных электронов, представляет собой обычный продукт радиоактивного распада; оно носит название альфа-частицы. Аргон применяется при сварке, так как он инертен и, следовательно, предохраняет металлы от окисления во время сварки. Аргон используется также для наполнения счетчиков Гейгера и ламп накаливания. Аргон, неон и некоторые другие инертные газы используются в наших «неоновых» вывесках и рекламах. Различные окраски в них получаются в результате того, что внутренняя поверхность стеклянных трубок покрывается различными флуоресцирующими веществами, а также благодаря наполнению трубки той или иной смесью инертных газов.

Безопасен ли гелий?

В общих чертах вдыхание гелия можно считать относительно безопасной забавой, если дышать не только им, но и обычным воздухом, не предаваться развлечению с особым усердием. Ведь в противном случае можно получить кислородное голодание. Первыми признаками такового являются тошнота, головокружение, головная боль, проблемы с дыханием. Кроме того, не стоит делать этого регулярно, потому как возникает риск повреждения голосовых связок. Их необходимо беречь, повреждения в этой области могут носить необратимый характер, испортив голос, или же лишив возможности разговаривать. Голосовой аппарат человека отличается высокой чувствительностью.

Многие пробовали вдыхать гелий из воздушных шаров и разговаривать необычным, забавным голосом или наблюдали за тем, как это делают знакомые. Человеческий голос при этом становится выше, тоньше и напоминает детский. Почему гелий так воздействует на голос, и есть ли вещества, которые имеют обратный эффект?

Гелиевые шары продаются в любом магазине праздничной атрибутики. Они легче воздушных шаров, надутых обычным воздухом, а если их отпустить, то они улетят высоко в небо. А вот если развязать веревочку и вдохнуть гелия в легкие, то на выдохе получается очень забавный голос.

Звуки, которые произносит человек, возникают в результате вибрации голосовых связок. Наши связки упруго вибрируют в воздухе, плотность которого при 20 градусах составляет около 1,2 кг/м 3 . Гелий — это инертный газ без цвета и запаха, плотность которого в несколько раз ниже, чем у воздуха. При такой же температуре плотность гелия составляет всего 0,18 кг/м 3 . Менее плотный по сравнению с воздухом газ не оказывает достаточного сопротивления, голосовые связки вибрируют с большей частотой и голос становится выше.

Но подобный чудесный эффект, как выяснилось, наблюдается не у всех людей. У некоторых женщин, обладающих от природы высоким голосом, вдыхание гелия почти ничего не меняет.

Вполне естественно возникает вопрос, а не вредно ли развлекаться подобным образом? Конечно, дышать гелием — это неестественно для человека. Сам газ химически инертен, то есть при обычных условиях он не вступает в химические реакции с окружающими веществами и не образует устойчивых соединений. На этом основано мнение о том, что вдыхать гелий — безобидное развлечение. Но дышать этим газом безопасно лишь в небольших количествах. Длительное вдыхание гелия вместо обычного воздуха приведет к тому, что организм начнет испытывать недостаток кислорода, что может закончиться не так весело, как начиналось.

А вот после вдыхания другого газа — фторида серы — можно наблюдать обратный эффект. Этот газ очень плотный, в 5 раз плотнее обычного воздуха. При его вдыхании голосовые связки вибрируют с меньшей частотой, а голос становится низким и грубым, даже у юных девушек, имеющих от природы высокий голос.

Особенности гелия

Гелий представляет собой инертный газ и обладает всеми особенностями, характерными для этой группы. У него нет типичного запаха или вкуса, он бесцветен, облачко гелия ничем не будет отличаться внешне от окружающего воздуха. Элемент имеет особенность, фиксируемую только у него – при температуре в -268.9 градусов Цельсия он сжижается, однако добиться его превращения в твердое состояние при обычных земных условиях не удастся. Для этого нужно не только понизить температуры до 1 К, но и увеличить атмосферное давление до 25 атмосфер. Но это никак не относится к способности газа изменять голос человека.

Другая особенность этого вещества окажется более интересной в рамках рассматриваемого вопроса. Гелий – это исключительно легкий газ, легче него только водород. Он весьма распространен в природе, составляя примерно 23 процента от всех веществ в известной человеку Вселенной. Вещество рождается в звездах при ядерном синтезе. Этот газ в 7 раз менее плотен, чем воздух земной атмосферы, являясь вторым по легкости среди всех существующих. Опережает его только водород.

Интересный факт:
именно низкая плотность делает гелий интересным для продавцов воздушных шаров. Наполняя им воздушные шары, люди обеспечивают им возможность устремляться вверх, в небо . Поднимать в небо благодаря газу можно не только шары, но и целые дирижабли. Менее плотное вещество стремится наверх, таковы законы физики.

Открытие неона, криптона и ксенона

В следующем году Рамзай открыл другой новый газ, который выделялся при нагревании редкого минерала клевеита. Изучив спектр этого газа, ученый обнаружил, что он совершенно аналогичен спектру солнечного гелия. Рамзай продолжал свои исследования воздуха вместе со своим юным студентом М. Траверсом. Вскоре они выделили гелий из воздуха, а затем приступили к поискам других газов, похожих на аргон.

Они стали перегонять жидкий воздух.

Различные составные части (компоненты) жидкого воздуха могут отделяться друг от друга при кипении, потому что каждая из них имеет свою температуру кипения. Например, азот из жидкого воздуха выкипает раньше кислорода. Этот процесс называется фракционной перегонкой и является основным методом разделения компонентов нефти.

Рамзай и Траверс возбуждали полученный газ в разрядной трубке и затем анализировали свет при помощи спектроскопа, который позволил бы им найти новые элементы, если бы они действительно были бы выделены. В течение очень короткого времени они обнаружили три новых элемента и назвали их соответственно неоном (значит «новый»), криптоном («скрытный») и ксеноном ( «незнакомый» ).

Все три элемента были такими же инертными, как и «ленивый» аргон. Они теперь называются редкими или инертными газами. Последний из инертных газов был открыт в 1900 г. Эрнстом Дорном. Было известно, что при радиоактивном распаде радия образуется газ. Но именно Дорн установил, что этот газ и есть последний и самый тяжелый член нового семейства. Этот газ также оказался радиоактивным, и его назвали радоном.

Способы понижения голоса

Прежде чем решить желаете вы поменять тембр своего голоса или нет, протестируйте себя, послушайте звучание собственной речи со стороны.

Нет смысла опровергать мнение, что табак делает голос курильщика грубым – это действительно так. Только не следует забывать, что речь любителей табака сопровождается кашлем, голос становится хриплым (прокуренным) – это не тот эффект, которого хочется добиться. Есть намного приятнее методы борьбы за снижения тембра без вреда здоровью.

1. Техника с оригинальным названием «от носков до макушки». Произнося слова по данной методике необходимо делать упор не на голосовые связки, а мышцы диафрагмы. Говорим из себя, изнутри, противоестественно выпячивая живот во время вдоха, а не втягивая. Базовое упражнение: лежим на спине с томом книги на животе и дышим, при вдохе поднимаем пресс вместе с грузом.
2. Подражание звуку виниловой пластинки при торможении. Чем медленнее мы говорим, тем голос звучит ниже, как виниловая пластинка, когда ее замедляют, она начинает басить. Проведите небольшой эксперимент, под звучание пластинки произносите буквы алфавита, делайте тоже при ее торможении и так несколько раз. Постепенно заметите снижение тембра голоса.
3. Релаксация голосовых связок и увеличение длины надставной трубы. Расслабляем связки упражнением: садимся на стул или ровно стоим возле стены в расслабленном состоянии. Опускаем подбородок на грудь и произносим «и», медленно поднимаем голову, удерживая гласный звук. Так повторяем несколько раз в день, чтобы высота звука с опущенной и опрокинутой назад головой стала одинаковой по звучанию.
4. Опускаем гортань. На зевке и полузевке гортань сдвигается вниз, если попробуем издать звук, он будет грубым и низким. Постарайтесь при разговоре зафиксировать ротовой аппарат, гортань, диафрагму в положении зевания и увидите реальные изменения голоса. Великий Шаляпин превращал усилиями воли и мозга свой организм в одну громко звучащую библейскую Иерихонскую трубу, и у него это получалось. Ведь от природы тембр его голоса был не таким, каким слышали зрители, вокалист выработал «парадоксальное» дыхание, секрет которого был известен только ему.

Психологи и врачи советуют не увлекаться понижением голоса чрезмерно, чтобы его не сломать. Нужно выбрать золотую середину, при которой он будет звучать гармонично и естественно.

Обратиться к врачу эндокринологу

Если уровень тестостерона низкий, врач пропишет таблетки и лекарства, после лечения, ваш голос станет более грубым и мужественным.

Хирургическое вмешательство

Операция на голосовые связки делается амбулаторно, если нет никаких противопоказаний. В результате вы получите необходимый оттенок голоса. Хирургическое вмешательство несет определенный риск для здоровья и большие денежные вложения.

Из всего сказанного делаем вывод:

1. Для понижения звучания голоса необходимо дышать носом и диафрагмой, а не грудью, в народе говорят — «грудной голос».
2. При разговоре расслабьтесь, уберите нервозность.
3. Говорите максимально спокойно, немного медленнее, чем всегда.
4. Следите за осанкой, человек пластичный, хорошо владеющий своим телом, как правило, имеет низкий, грубый голос.

Все в мире относительно, успехов в жизни и творчестве добивались не только мужчины говорящие грубо, низким голосом, но и высоким (тенором, контратенором). Если вы, все же, недовольны звучанием и окраской вашей речи, обратитесь к врачу физиатру, займитесь упражнениями, а результат не заставит долго ждать.