äänihuulet

Hassua, eikö? Kuulostaako liian hyvältä ollakseen totta? Johtunee siitä, että sitä se myös on. Kyse oli pilasta.

Mutta voisiko tuollaista todella tehdä? Heliumoluessa on kaksi perustavanlaatuista ongelmaa.

Ensimmäinen johtuu juojasta. Perinteisellä käytöllä vain röyhtäykset olisivat normaalia kimakampia. Jotta heliumolut nimittäin vaikuttaisi puheääneen, sen pitäisi tietysti mennä keuhkoihin vatsan sijasta. Tai ainakin juojan pitäisi malttaa impata juomasta haihtuva kaasu ennen nesteen lipittelyä. Olutta pitäisi haistella paljon antaumuksellisemmin kuin parhaitakaan viinejä.

Toinen - ja tärkeämpi - ongelma on itse helium. Se on eräs huonoimmin veteen liukenevista kaasuista. Ja, vaikka sitä saisikin pakotettua juomaan, pullon tai tölkin auetessa kaasu lähtisi litomaan kovalla paineella pihalle. Suuri osa juomasta päätyisi siis rinnuksille. Hiilidioksidi sen sijaan liukenee 700 kertaa paremmin kuin helium, ja vapautuu juomasta hitaasti. Näin saadaan aikaan se virkistävä poreilu...

Heliumissa kaikki on nopeampaa

Miten heliumin hengittäminen vaikuttaa ääneen? Liikkuvatko äänihuulet nopeammin kevyessä kaasussa? Nousevatko ääniaallot paremmin ylös, kun kevyt kaasukin pyrkii kehosta pihalle?

Helium vaikuttaa äänen sointiväriin. Rakkaalla lapsella on monta nimeä: siitä puhutaan myös timbrenä, sointina, tai äänenlaatuna, -sävynä tai -värinä. Tai sitten vain saundina. Kyse on meille jokaiselle tyypillinen kokoelma äänen korkeuksia.

Puhuessamme äänihuulet värähtelevät tietyllä taajuudella. Samalla niissä syntyy myös osaääniä (200 hertzin lisäksi tulee 400 Hz, 800 Hz, jne). Jotkut osaäänistä voimistuvat muita enemmän ääniaaltojen kulkiessa ulos kurkun ja suun läpi, ja käydessä kaikumatkalla kehon onteloissa. Äänenlaatu siis riippuu ääniaaltojen reitistä. Tämän takia ihmiset kuulostavat erilaisilta, ja tismalleen sama sävel kuulostaakin eri soittimilla erilaiselta. Kaikissa on erilainen yhdistelmä osataajuuksia. Ja tietysti mukana on myös epäpuhtauksia, sekä niiden osaääniä.

Kun henkitorvi sitten täytetään heliumilla, ei kehon koko tai muoto tietystikään muutu miksikään. Syntyvät ääniaallot ovat samanlaisia kuin ennenkin, ja myös voimistuvat aallot pysyvät entisellään. Mutta aallot kulkevat nyt paljon vauhdikkaammin - ääni kulkee heliumissa kolme kertaa nopeammin kuin ilmassa (927 m/s vs. 344 m/s). Siksi voimistuvat aallot ovat korkeammilla taajuuksilla. Ja voilá, ääni kuulostaa hassulta kimitykseltä.

Ääntä voi vastaavasti madaltaa ilmaa raskaammilla kaasuilla, vaikka niiden saaminen keuhkoista ulos voi tosin olla työn takana. Mutta saa niillä aikaan muitakin, erittäin siistejä efektejä:

Lopuksi takaisin heliumolueen. Sellaisia on markkinoilta turha etsiä, sillä kyse oli parista aprillipilasta. Pilojen innoittajana toimi luultavasti vuodelta 2007 oleva vanha mainos.

Tarkemmissa tutkimuksessa koalan kurkusta löytyi kitapurjeessa olevasta aukosta isompi äänihuulia vastaava elin. Soikea aukko yhdistää suu- ja nenäontelot, ja kun koala vetää nenän kautta ilmaa keuhkoihin, se saa tällä aiemmin tuntemattomalla elimellä aikaan matalia ääniä. Kumeaa ääntelyä on havaittu toisinaan myös koalanaarailla, mutta toistaiseksi ei tiedetä, onko niillä samanlaiset lisä-äänihuulet kuin uroksilla.

Koalan äänihuulet ovat pituudeltaan 10 millimetrin luokkaa, mutta nyt löytyneen elimen vastaavan rakenteen pituus on lepotilassa noin 33 millimetriä. Teoreettisesti silloin on mahdollista tuottaa ääniä, joiden taajuus on 15 hertsiä. Jännittyneenä pituus on hieman yli 50 millimetriä, jolloin taajuuden teoreettinen alaraja on 9,8 hertsiä eli sama kuin havaitun taajuusvaihtelun alaraja. Alhaiseen taajuuteen vaikuttaa myös se, että aiemmin tuntemattomien ”äänihuulten” massa on liki 700-kertainen verrattuna koalan varsinaisiin äänihuuliin.

Aiemmin maalla asustavilta nisäkkäiltä ei ole löydetty tällaisia ”ylimääräisiä” äänielimiä; muilla mataliin taajuuksiin pääsevillä eläimillä on rakenteeltaan erikoinen kurkunpää tai äänihuulet. Hammasvalailla, joihin lukeutuvat esimerkiksi delfiinit, tiedetään olevan nenäontelossaan elin, jolla ne saavat aikaan kaikuluotaukseen käyttämänsä naksutuksen. Nyt kun uusi äänielin on löydetty koalalta, tutkijat pohtivat, voisiko sellaisia olla muillakin maanisäkkäillä.

Tutkimus julkaistiin Current Biology -verkkolehdessä 2. joulukuuta.

Kuvat: Erik Veland, Benjamin Charlton