Звуки мови як фізичне явище

Звук як фізична сутність – це хвильове механічне коливання частинок пружного середовища (газу, рідини, твердого тіла). Звуком називають також відчуття, що виникає внаслідок дії звукових хвиль на орган слуху — вухо. За акустичними ознаками звуки  поділяються  на тони і шуми. Тони виникають унаслідок періодичних коливань повітряного середовища, а шуми — внаслідок неперіодичних коливань. 

Мова виникла й розвивалась у звуковій формі. Звуки ми промовляємо й чуємо. Первинна — звукова мова, а букви — це умовні знаки для звуків мови. Звуки людської мови характеризуються в трьох аспектах: коливання повітря (фізичний аспект); наслідок роботи мовних органів людини (фізіологічний аспект); найменші елементи мовного знака, за допомогою яких передається інформація від людини до людини (соціал­ний аспект).

У фізичному аспекті кожному звукові людської мови вла­стиві такі п'ять ознак: висота, сила, довгота, чистота, тембр.

Висота звука залежить від частоти коливань пружного тіла, тобто від кількості стисків-розріджень повітря за одну секун­ду (один стиск-розрідження за секунду — це герц). Людське вухо сприймає звук частотою від 16 (найнижчий звук) до 20 000 Гц. Діапазон коливань у людській мові значно мен­ший: у чоловіків — 85—200 Гц, у жінок — 160—340 Гц (у жінок голосові зв'язки коротші, і тому звук вищий), у співаків — від 80 (найнижчий бас) до 1 300 (найвище сопрано) Гц. Висота звука в мові використовується для формування інтонації вис­ловлювання, а також частково наголосу.

Сила звука залежить від амплітуди (розмаху) коливань: чим більший розмах коливань, тим сильніший звук. За допо­могою сили звука виділяють наголошені склади, домагаються доброї чутності тощо. Сила звука виражається в децибелах. Голосна розмова дорівнює приблизно 70 дБ.

Довгота залежить від часу звучання. Тривалість звука в слові виражається в мілісекундах: наприклад, голосний є в українській мові триває 240—260 мс, голосний и — 245—265 мс. Українська мова розрізняє звичайні й подовжені приголосні (стіна і стінна, в житі і в житті), трохи довше звучать у ній наголошені голосні.

Чистота звука залежить від ритмічності коливань: якщо коливання ритмічні, рівномірні, виникають чисті тони; якщо коливання неритмічні, чуються шуми. Джерелом тонів є коливання голосових зв'язок, а джерелом шумів — тертя повітря об губи, зуби, піднебіння, язик тощо. Чисто тональними звуками є голосні, шум бере участь у формуванні приголосних звуків.

Тембр залежить від додаткових тонів, які накладаються на основний. Додаткові тони виникають унаслідок того, що коливається не тільки все пружне тіло (яке творить основний тон), а і його частини. Частини коротші, ніж усе тіло, тому вони видають тони, вищі від основного, — обертони (нім. ober «вищий, верхній»), але слабкіші. Наприклад, якщо основний тон має висоту 100 Гц, то обертони матимуть висо­ту 200, 400, 800, 1 600 Гц і т. д. Висота деяких обертонів досягає 10 000 Гц. Основний тон і обертони утворюються в гортані за допомогою голосових зв'язок. Ротова порожнина відіграє роль змінного резонатора (його форму змінюємо за допомогою язи­ка, губів, нижньої щелепи тощо). Як резонатори можуть вис­тупати й носова та глоткова порожнини. Резонатор одні обер­тони підсилює, інші — гасить. Так виникають голосні. Щось подібне, тільки набагато складніше, відбувається й під час тво­рення приголосних.

Обертони, з яких складається певний звук мови, називаються формантами. Визначальними в розпізнаванні голосних звуків є перші дві форманти. Наприклад, за деякими даними, для А — це приблизно 700 і 1 200 Гц, для О - це 400 і 800 Гц, для У — це 300 і 700 Гц, для І — це 200 і 2 200 Гц, для И — це 300 і 1 900 Гц, для Е — це 400 і 1 600 Гц (у вимові різних людей висота формант неоднакова).

Ті звуки, у яких перша і друга форманти досить близькі одна до одної, називаються компактними (наприклад, о). Якщо обидві форманти далекі одна від одної, то маємо справу з дифузним звуком (наприклад, і). Висоту звука визначає друга форманта: з цього погляду до низьких звуків належать о, у, до високих — і. Щодо приголосних, то їхню акустичну природу ще як слід не вивчено. У різних мовах ті самі на перший погляд звуки різняться деякими своїми формантами (наприклад, звук а в українській, російській, англійській, німецькій, французькій мовах звучить трохи інакше, тому що не всі його форманти в цих мовах однакові). Тембр є основною акустичною ознакою кожного окремого звука мови. Саме тембр несе інформацію про те, як твориться певний звук, що його чує слухач. Тембр несе також інформацію про особливості будови резонаторів кожної окремої лю­дини (маються на увазі не лише глоткова, ротова й носова порожнини, а й форма язика, випуклість піднебіння, стан зубів тощо). Саме завдяки темброві ми впізнаємо голос людини, навіть не бачачи її.

Тембр надає тій чи іншій мові неповторно­го національного забарвлення. За тембром розрізняють звучання конкретного мовлення, яке може бути світлим, темним, гострим, сухим, легким, ма­сивним, радісним, похмурим і т. д. Ці тембральні характерис­тики звуків суттєво доповнюють зміст того чи іншого вислов­лювання, створюють потрібний настрій, відповідний підтекст.

Акустичні властивості мовних звуків (PDF)