Helide maailm

Veepiisa hääl ja ookeani müha

Heliallikad ja kuulmine

Kõlad me ümber

Iga päev ümbritseb meid kõikjal arvukalt helisid: kõrgeid, madalaid, vaikseid, valjusid. Loodus meie ümber heliseb ja inimene tekitab oma tegevusega hääli ning helisid.

Mida me tegelikult helidena tajume ehk kuuleme? Põhjalikuma vastuse sellele saad füüsikatundides, mis algavad 8. klassis.

Kuidas me helisid kuuleme?

Õhuosakeste võnked ehk helilained jõuavad inimese kõrva.

Trummikile võngub kaasa ning suunab saabunud lained edasi. Lõpuks jõuavad need sisekõrva kuulmekäikudes asuvate väikeste ripsmeteni, mida on ligi 15 000. Ripsmete otstes on ülitundlikud meelerakud. Need saadavad signaali edasi ajju, mis selle tõlgib. Nii kuulemegi heli.

Kõrva ehitus

Helide allikad

Heli tekitamiseks on tarvis heliallikat. Selleks võib olla mis tahes ese, kui selle vastu puutuda. Heliallikas hakkab võnkuma ning paneb nii ka õhuosakesed enda ümber liikuma. Tekivad lained, mis levivad heliallikast ahelreaktsioonina igasse suunda. Kui lained on regulaarsed, kuuleme muusikaliselt puhast heli. Regulaarsed lained levivad ka kiiremini ja kaugemale. Kui aga heliallikast levivad ebaregulaarsed lained, kuuleme sahinat, mühinat, susinat, raginat, kriuksatusi jms.

Regulaarse võnkumisega helilaine

Heli omadused

Õhk võngub

Heli kõrgus sõltub õhu võnkumise kiirusest. Mida kiiremaid võnkeid heliallikas tekitab, seda kõrgemat heli me kuuleme, mida aeglasemalt võngub õhk, seda madalam heli tekib. Heli ei saa tekkida keskkonnas, kus õhku pole (vaakumis).

Helide tajumine

Helikõrgus on kõigest üks heli omadus. Helide tajumisel on olulised kõik heli omadused:

Tänu nende omaduste koosmõjule ja ka oma kõrvalestade kujule suudab inimene kindlaks määrata heliallika asukoha ja heli tekitaja.

Nii tunneme näiteks ära, missugune pill mängib, ning eristame oma sõpru hääle järgi ka siis, kui nad laulavad samal kõrgusel helisid.

Hertsid

Õhuvõngete sagedust mõõdetakse hertsides (Hz). Üks herts tähendab ühte võnget sekundis.

Inimese kõrv tunnetab õhuvõnkeid alates 16 Hz ehk sagedust 16 võnget ühe sekundi jooksul.

Helisid, mis jäävad allapoole inimese kuulmispiiri, nimetatakse infrahelideks. Neid kuulevad näiteks ninasarvikud ja elevandid, samuti mõned suuremad mereloomad.

Inimese ülemine kuulmispiir on 20 000 Hz. Sellest kõrgemaid helisid nimetatakse ultrahelideks. Neid kuulevad näiteks kass, koer, delfiin ja nahkhiir.

Absoluutne kuulmine

On inimesi, kes suudavad kuuldud heli kõrguse peast määrata. Seda nimetatakse absoluutseks kuulmiseks ja taolisi inimesi sünnib ligikaudu üks 15 000 kohta. Absoluutne kuulmine on paljudel muusikutel ja heliloojatel.

Kammertoon annab õige helikõrguse

Muusikas on igal helikõrgusel kokkulepitud nimetus – tähtnimetus või silpnimetus. Enne mängima hakkamist tuleb pillid häälestada.

Seda tehakse kokkuleppeliselt esimese oktaavi a järgi, mille võnkesagedus on 440 Hz. Selle heli annab kammertoon ehk helihark.

Kammertoon ehk helihark

Inimese kuulmisvõime piirid

Muusikas kasutatakse helisid, mis mahuvad inimese kuulmispiirkonda – ligikaudu 8 oktaavi.

Helitugevus

Vaiksed ja valjud helid

Tugevuse seisukohalt hindame helisid vaikseks ja valjuks. Kui korraga kõlab liiga palju liiga valjusid helisid, hakkavad need meid segama. Looduses on aga nii vaikseid helisid, mida inimkõrv ei suuda tajuda, küll aga kuulevad neid loomad.

Looduses võib kuulda nii vaikset linnulaulu kui ka tormiste murdlainete kohinat

Üle läve

Kujuteldavat piiri, mis eraldab inimkõrvale kuuldamatuid helisid kuuldavatest, nimetatakse kuulmisläveks.

Helitugevust mõõdetakse detsibellides (dB). Üks detsibell võrdub vähima helitugevuse muutusega, mida inimkõrv on võimeline eristama.

Suurim helitugevus, mida inimene talub, ilma et see tema tervist kahjustaks, on 130 dB. Seda nimetatakse ka heli tekitatud valuläveks.

Dünaamika

Heliloojad kujundavad oma teoseid ilmekamaks, muutes helitugevust teadlikult ja mõjutades seeläbi inimese tundemaailma.

Helitugevuse muutumist muusikas nimetatakse dünaamikaks.

Müra kahjustab kuulmist

Naturaalpillidega saavutatavad helitugevused ei ole inimesele ohtlikud, sama ei saa aga alati öelda elektrooniliste muusikariistade kohta.

Inimese kuulmist kahjustab pikaajaline valju heli tajumine. Valju, ebameeldivat ja segavat heli nimetatakse müraks. Kui pead häält tõstma, et kõnelda endast ühe meetri kaugusel oleva inimesega, viibid sa keset müra.

Müra võib põhjustada tõsiseid tervisehäireid, näiteks peavalu, unetust, väsimust, stressi, lihaspinget, kontsentratsioonihäireid jm. Eelkõige mõjub aga müra halvasti kuulmisorganitele.

Vaba aja müra

Müra ei tekita mitte ainult tööstus, vaid ka meelelahutusäri. Näiteks mõõdeti Depeche Mode’i kontserdil Rootsis kolme tunni jooksul keskmiseks helitugevuseks 109,9 dB.

Uuringud on näidanud, et kõrvaklappides kuulatava muusika intensiivsus võib ulatuda kuulmekäigus 115 dB-ni.

Seoses laste hulgas üha enam esineva kuulmislangusega on uuritud müra, mida tekitavad laste mänguasjad ja mängud. Kõige suuremat müra tekitavad mängurelvad (kuni 170 dB), kuid isegi täiesti ohutuna näivad patareidega liikuvad pehmed mänguasjad võivad tekitada kuni 100 dB müra.

Kaja

Hilinenud heli

Kui helilained jõuavad oma teekonnal küllalt tugevast materjalist pinnani, peegelduvad nad tagasi ning meie kõrvu jõuab „hilinenud“ heli ehk kaja

Millal kaja kostab?

Kõiki tagasipeegelduvaid helisid me ei erista, sest kaja kuulmiseks on vaja teatud tingimusi:

  • peegeldav pind peab olema heliallikast vähemalt 17 m kaugusel;
  • heli tekkehetke ning peegeldunud heli vahele peab jääma vähemalt 0,1 sekundit.

Nimetatud reeglid kehtivad 0 ℃ juures, kui helilaine levimise kiirus on umbes 330 m/s.

Heli peegeldumine eri ruumides

Uhketes katedraalides ja kirikutes tekkivat kajaefekti oskasid muusikud oma teostesse põimida juba sajandeid tagasi.

Eri ruumides levib heli erineva kiirusega ning võib hajuda enne, kui jõuab peegeldava pinnani. Spordisaalides aga juhtub tihti, et tagasipeegeldunud heli jõuab meie kõrvu koos põhiheliga ja nii kõlab koos kaks heli, mistõttu muutub kõne arusaamatuks.

Ka muusikat esitada oleks niisuguses ruumis keeruline, sest eelmised helid pole veel kustunud, kui järgmised juba kõlavad. Hoolikalt peab valima repertuaari kirikus esitamiseks, sest seal esineva pika ja sügava ruumikaja tõttu sulanduvad kiirelt liikuvad helid kokku.

Kontserdisaalide ehitajad lähtuvad teadusest, mis uurib heli omadusi ja käitumist erinevates ruumides ning materjalides, see on akustika.

Niguliste muuseum-kontserdisaal
Jõhvi kontserdimaja saal

Muusika kuulamine

  • Simon & Garfunkel. „Sound of Silence“
Paul Simon, Art Garfunkel
  • John Cage. „Solo for Voice“ (katkend)
Theatre of Voices, dir Paul Hillier
  • Steve Reich. „City Life“ (katkend)
The Steve Reich Ensemble, Theatre of Voices, dir Paul Hillier

Küsimusi ja ülesandeid

  1. Miks me ei tunneta kõiki kuuldavaid helisid muusikaliste helidena?
  2. Milliseid heli omadusi on võimalik mõõta? Nimeta need omadused ja sobivad mõõtühikud.
  3. Mille abil suudab inimene eristada heliallikaid ja nende asukohti?
  4. Seleta, mis on ultra- ja mis infrahelid. Kes neid kuulevad?
  5. Kuidas mõjutab inimese tervist müra? Too näiteid koolielu kohta.
  6. Uuri välja, kas sinu tutvusringkonnas on absoluutse kuulmisega inimesi. Küsitle neid ja proovi välja uurida, mille poolest erineb absoluutse kuulmisega inimese muusikataju tavakuulja tajust.
  7. Võrdle helivaljuse mõju erinevates ruumides. Kuula raadiot helitugevust muutmata õues, väikeses toas, suures saalis. Kirjelda, kuidas mõjutab ruum heliomadusi.
Palun oota