소리(Sound) 또는 음(音), 음파는 물체의 진동에 의해 발생하고 공기나 물 같은 매질의 진동으로 인해 전달되는 종파(縱波)이다. 대표적으로 사람의 청각기관을 자극하여 뇌에서 해석되는 매질의 움직임이 그 예이다. 우리들의 귀에 끊임없이 들려오는 소리는 공기 속을 전해오는 파동이다. 소리는 우리들에게 여러 가지 정보를 전해준다. 눈에는 보이지 않는 파동이지만 파동의 여러 가지 성질은 음파의 경우 귀에 들리는 소리의 변화로 알 수가 있다.[1][2][3][4]
개요
소리는 공기와 같은 매질의 진동을 통해 전파되는 파동이다. 보통 지구의 대다수의 동물이 가진 기관인 귀로 감지하는 것을 뜻한다. 귀는 크게 평형과 기압을 감지하는 내이와 고막을 경계로 하는 외이로 구분되는데 고막은 매우 얇은 막으로써 진동인 소리를 감지하는 것에 특화되어 있다. 물론 귀 외의 기관으로 감지하는 동물도 있고 진동인 만큼 매질 전달을 촉각으로 감지할 수도 있다. 사람이 소리를 들을 수 있는 것도 공기가 진동하고 주파수(진동수)를 가지기 때문이다. 사람의 가청주파수는 약 20~20480Hz(20.48 KHz) 이내이고 한계 세기는 130dB까지이며 나이가 듦에 따라 최대 가청주파수는 낮아지게 된다. 이를 벗어난 소리도 인간에게 뭔가 느낌을 전달할 수 있다. 대표적인 예가 사자나 호랑이의 울음소리, 맹수의 울음소리의 경우엔 초저주파의 영향이다. 영화관 혹은 가정집에 설치된 초저음 전용 스피커인 서브 우퍼는 3~120Hz 미만의 소리를 담당하며 지진이나 폭발 씬에서 중요한 역할을 한다. 공학에서의 가청주파수 대역폭은 300~3400Hz이다. 20,000Hz를 초과하는 고주파를 초음파라 부르며 인간이 듣지 못하고 그 자체로는 유해하지 않으나 데시벨 값의 경우 120dB를 초과하는 크기의 소리는 고막을 크게 해칠 수 있다. 보통 인간이 들을 수 있는 최소의 음파는 0 dB로 대략 나뭇잎이 흔들리는 소리이며 청력이 매우 좋은 인간은 -15dB까지도 들을 수 있다고 한다. 1기압의 대기에서의 한계 음량은 194dB이다. 대기는 194dB 이상의 음압을 전달할 수 없다. 소리란 공기를 매개로 삼는 파동이기 때문에 194dB를 초과하는 크기의 음파는 소리로써 기능할 수 없고 단지 충격파가 된다.
소리 파동의 빈도와 파동의 크기를 각각 Hz(헤르츠, 초당 진동수)와 dB(데시벨)로써 나타낸다. 예를 들어 같은 옥타브의 '솔'은 '레'보다 높은 헤르츠 값을 가지며, 제트기의 제트팬의 소리는 선풍기 팬보다 높은 데시벨 값을 가진다. 헤르츠 값은 파동의 초당 진동수에 대한 값이며, 데시벨 값은 10dB당 실제값이 10배 증가하는 로그함수 값이다. 예를 들면 130dB의 음파는 120dB의 음파보다 10배 더 크다. 소리의 회절은 아주 얇은 슬릿이 필요한 전자기파와 달리, 파장이 비교적 길기 때문에 잘 회절되고 따라서 우리는 보이지 않는 담장 너머의 소리나 문밖의 소리 등 상하, 전후, 좌우에서 오는 소리를 전부 들을 수 있다. 대기 중의 소리의 속도는 섭씨 15도일 때 340m/s정도이다. 기온이 1도 올라갈 때마다 약 0.6 m/s씩 증가한다. 광속에 비하면 턱없이 느리다. 번개가 치고 나서 천둥이 울리기까지 몇초의 시간차가 나는 것이 대표적인 예이며 조건만 갖추면 누구나 음속을 직접 측정해볼 수 있다. 소리는 금속같은 매질에서 속도는 6,000~8,000m/s로 엄청나게 빠르데 공기 중에서 느린 편이기 때문에 초음속 전투기같은 경우 음속을 넘어가 버린다. 공기가 전투기에게 밀리기도 전에 전투기가 바로 앞으로 와버리기 때문에 전투기와 강력한 충돌을 일으키면서 큰 압력 차이와 열이 발생한다. 이 현상이 충격파이다. 소리는 기체보다는 액체, 액체보다는 고체에서 더 빠르게 움직이며 물에서는 공기에서 보다 4배, 철에서는 15배 빨리 움직인다. 우주 공간에서는 소리를 전달해줄 매질이 없기 때문에 소리가 들리지 않는다. 또한 소리는 대기압과 밀도 등 여러 가지 환경에 의하여 다르게 들리게 되는데 이 때문에 지구와 다른 환경의 행성에서는 같은 소리를 듣더라도 지구 기준과 다르게 왜곡되어서 들릴 것이다. 그곳에서 진화한 고등 생물이 존재한다면 지구 생물과 청각 시스템이 다를 가능성도 높다.
음파
종류
전달 방법
물리학적 특성
각주
참고자료
- 〈소리〉, 《위키백과》
- 〈소리〉, 《나무위키》
- 〈소리〉, 《네이버 지식백과》
- "Sound", Wikipedia
같이 보기
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