Abychom pochopili, proč se nám po vdechnutí helia změní hlas, je nejprve potřeba vysvětlit, jak hlas vůbec vzniká. Hlas u člověka vzniká díky tzv. hlasovému ústrojí. Nejdůležitější částí hlasového ústrojí jsou hlasivky, tedy dva vazy uložené v hrtanu. Hrtan se nachází v přední části krku a u mužů je jeho poloha zvenku patrná v místě ohryzku [1].

Jak zní náš hlas

Když nemluvíme, jsou hlasivky otevřené, aby mohl vzduch volně proudit do plic a z plic. Při mluvení se hlasivky přiblíží k sobě a proud vydechovaného vzduchu je rozvibruje. Tím vzniká zvuk, který vnímáme jako hlas [2].

Frekvence těchto vibrací závisí na délce, hmotnosti a napětí hlasivek. Tyto vlastnosti se liší podle pohlaví a věku. U dospělých mužů je průměrná frekvence vibrací zhruba 110–130 Hz, u žen 180–220 Hz a u dětí zpravidla více než 300 Hz, protože jejich hlasivky jsou kratší a lehčí. V kostce to vysvětluje, proč mají ženy a děti větší „ječák“ [3].

Hlasivky sice vytvářejí základní zvuk hlasu, ale jeho výsledná podoba vzniká až v dutinách nad hrtanem – v krku, ústech a nose. Tyto prostory fungují jako tzn. rezonátory. Umí některé tóny zesílit, jiné potlačit, a tím dávají hlasu jeho typickou barvu, která je pro každého člověka jedinečná. A právě tady, v rezonančních dutinách, helium mění výslednou podobu hlasu [4].

Rezonanční vlastnosti dutin se mohou měnit vlivem různých okolností. Každý má například zkušenost s tím, že při nachlazení nebo ucpaném nosu zní hlas jinak než obvykle. Kromě zdravotního stavu však výsledný zvuk hlasu významně ovlivňuje i prostředí, ve kterém se rezonanční dutiny nacházejí.

Když vdechneme helium

Za běžných podmínek je hlasový trakt vyplněn vzduchem, ve kterém se zvuk šíří rychlostí přibližně 340 m/s. Pokud však člověk vdechne helium, plynné prostředí uvnitř hlasového traktu se změní. V heliu se zvuk šíří podstatně rychleji – asi 970 m/s, tedy zhruba třikrát rychleji než ve vzduchu [7].

Důležité je, že helium neovlivňuje kmitání hlasivek, a tedy ani samotný „primární hlas“, který v hlasivkách vzniká. Ovlivňuje až způsob, jakým je zvuk hlasu zesilován a tvarován v rezonančních dutinách, tedy jeho zabarvení. Rezonance komory vyplněné plynem je totiž přímo závislá na rychlosti šíření zvuku v daném plynu. Protože se v heliu zvuk šíří rychleji, dochází ke zvýraznění vyšších frekvencí a naopak k potlačení nižších. Výsledkem je, že slyšíme hlavně vyšší složky hlasu, a hlas se nám proto zdá tenčí a pištivější [5, 6, 8].

Pro Zeptej se vědce odpovídala Tereza