音波

空気の粒たちが隣の仲間にポンとぶつかってエネルギーを渡していくドミノ倒しです。

定義声を出したり楽器を演奏したりしたときに生まれる振動が、まわりの空気や水などを押し引きしながら遠くまで広がっていく波（波動）のことです。私たちの耳は、空気が揺れることで伝わってくる微細な圧力の変化を感じ取って、さまざまな音として認識しています。

ドミノ倒しのように伝わる振動

太鼓をドンと叩くと、ピンと張った革が前後に激しく震えます。この振動がすぐ隣にある空気の粒を勢いよく押し出します。押し出された空気の粒は、隣にある別の粒にポンとぶつかってから元の位置に戻ります。

空気の粒そのものが、話す人の口から聞く人の耳まで直接飛んでいくわけではありません。一列に並んだ人たちが隣の人の肩をトントンと叩いて合図を送るように、その場で振動するエネルギーだけが次々と前へ運ばれていくのです。

こうして空気の粒がぎゅっと集まる部分（密）と、まばらになる部分（疎）が交互に生まれながら四方八方へと広がっていきます。物質が波の進む方向と同じ向きに前後に揺れるため、科学ではこれを「縦波（疎密波）」と呼びます。

海の波は上下に揺れながら前に進む横波ですが、私たちが聞く音は空気が前後に縮んだり広がったりを繰り返す圧力の波であるという違いがあります。

もう少し正確に言うと、音波は振動を受け渡す橋渡し役となる「媒質（伝える物質）」が必ずあって初めて存在できます。空気や水のような粒がまったくない宇宙空間や真空のガラス瓶の中では、どんなに大爆発が起きても音は一切伝わりません。

音はまわりの物質の状態によって伝わるスピードが大きく変わります。粒同士が離れている空気中では音は1秒間に約340メートル進みますが、粒がより密集している水中では1秒間に約1,500メートルもの速さで進みます。

鉄パイプや硬いレールのような固体の中では、1秒間に5,000メートルを超える驚異的なスピードで伝わります。物質を作る粒同士が隙間なくぎっしり詰まっているほど、隣の粒へ振動を手渡すスピードが圧倒的に速くなるからです。

昔の西部劇で、主人公が遠くから迫る列車を察知するために線路に耳をあてるシーンがあります。空気中を伝わってくる汽笛の音よりも、硬いレールを伝わってくる素早い固体の振動をいち早くキャッチしようとする科学的な知恵だったのです。

蚊の羽音はなぜキーんと甲高く聞こえ、大きな太鼓の音はなぜドーンと低く響くのでしょうか？その秘密は、空気の粒が1秒間にどれだけ素早く細かく震えるかを表す「振動数（周波数）」にあります。空気が1秒間に多く震えるほど高い音になり、ゆっくり震えるほど重々しい低い音になります。

人間の耳は通常、1秒間に約20回から2万回震える音しか聞き取ることができません。2万回を超えて人間には聞こえないほど超高速で震える音を「超音波」と呼びます。コウモリやイルカは、この超音波を出して跳ね返ってくる反響（エコー）を聞き取り、暗闇でも獲物や障害物を見つけ出しています。

音の大きさは、空気の粒がどれだけ力強く大きな幅で揺れているかによって決まります。振動の幅（振幅）が大きくなるほど耳の鼓膜を強く叩くため、私たちは「音が大きい」と感じるのです。

小さくささやくときは、空気の粒がその場でそよそよと小さく揺れます。反対に大声を張り上げるときは、空気の粒が大きな振幅で激しく行き来し、強いエネルギーをまわりに放ちます。

✕ 誤解

声が聞こえるのは、話した人の口から出た空気の粒が耳まで飛んでくるからだ。

✓ 事実

空気の粒はその場で前後に揺れているだけです。前に進んでいるのは粒そのものではなく、粒がバトンパスしていく「振動エネルギー」です。

1 スピーカーの前にロウソクを置くと、音楽の音が大きくなったときに炎が前後に揺れます。

2 プールやお風呂に潜っているとき、外の話し声よりも水面をパチャパチャ叩く音のほうが速くクリアに響きます。

3 カミナリの光が見えてから数秒遅れてゴロゴロと音が聞こえるのは、光よりも音の伝わるスピードが遅いからです。

💡 つまりひとことで

音波とは、物質の粒がその場で振動しながら隣へエネルギーを伝えていく波のことです。