ささやきの回廊

遠い壁ぎわのささやきが、はっきり聞こえるのはなぜ？

壁に沿って、ささやきは向こう側まで届く。

なみのふるまい (展示室 Ⅳ)

円形の部屋の壁ぎわで出した音は、壁に張りつくように進み、ほとんど弱まらず反対側へ届く。

しくみ

音は直進し、壁に当たると入射角と同じ角度で反射します（幾何音響）。円形の部屋で壁すれすれの方向に出した音は、壁に浅い角度で当たり続け、壁に沿って滑るように周回します。外側に広がらないので、距離が離れても音はあまり弱まりません。

楕円形の部屋では、焦点という特別な点があります。片方の焦点から出た音は、どの方向でも壁で反射したあと、もう片方の焦点に集まります。

部屋の形は、反響のパターンを決めます。長方形の部屋では反響が整然と並び、円形では集中、楕円形では焦点という特別な点が現れます。下のグラフ（エコーグラム）は、耳に届く音の時間分布です。

ここがおもしろい

円形の部屋の中心で手を叩くと、壁で跳ね返った音がすべて中心に戻り、ひとかたまりの大きな反響になります。

同じ原理（ささやき回廊モード）は、光の微小な共振器でも使われています。

歴史と雑学

ロンドン、セント・ポール大聖堂

大聖堂のドームの内側にある回廊（直径約34 m）は、壁に向かってささやくと反対側で聞こえることで知られています。

1878年 — レイリー卿

レイリー卿は、この現象が「音が壁に沿って滑る」ことで起きると説明しました（1878年、のち1910年代にも精密に研究）。部屋の中央より、壁ぎわの方が音がよく伝わるのです。

各地のささやき

ニューヨークのグランド・セントラル駅の天井アーチや、北京の天壇の回音壁など、世界各地にささやきの仕掛けが知られています。

科学メモ：計算・近似・演出の区別

物理計算

音線（レイ）を、壁の形に応じて幾何学的に追跡しています（反射の法則、音速343 m/s）。耳に届く音線の到達時間と数から、エコーグラムを実際に作り、その到達時間どおりに反響を遅らせて音にしています。壁での吸収は1回の反射ごとに3%と仮定しています。

近似モデル

音線の近似では波の回折や干渉は無視されます（低い音ほど不正確）。また、2次元の断面で考えています。実際の回廊では、壁の材質や形状で結果が変わります。

演出

映像は音の速さの約1/20のスロー再生です。ささやき声は「ささやき音（ノイズのバースト）」で代用しています。空気中の音の波を、リップルタンク（水を張った浅い槽）の水面の波に見立てて描いています。水面による光の屈折と集光は計算していますが、水や底の紙の色合いは演出です。

この展示で見つかる「発見」

• ささやきが届く — 壁に沿って、音が弱まらず届きます。
• 焦点 — 片方の焦点から出た音は、もう片方に集まります。
• 中心の反響 — すべての反射が、一点に戻ってきます。

用語のやさしい説明

共鳴（共振）

外から揺らす周波数が、その物の固有振動数に近いと、小さな力でも大きくふるえ出す現象。ブランコを揺れに合わせて押すのと同じです。

モード

その物に特有の「ふるえ方の型」。型ごとに決まった周波数があります。

干渉

複数の波が重なって、強め合ったり弱め合ったりすること。

回折

波が障害物の角や隙間のうしろへ回り込む現象。

屈折

波が別の物質や温度の違う場所に入るとき、進む向きが曲がること。

ノイズ

いろいろな周波数が不規則に混ざった音。ザーッという音です。

音速

音が空気中を伝わる速さ。室温でおよそ340 m/s。

セント

音程を測る細かい単位。半音の100分の1です。

エコーグラム

音が届いた時間ごとの強さを並べた図。直接音と反射音の到着が見えます。

共振器

特定の周波数で共鳴しやすい構造（空洞や管など）。

幾何音響

音を光のように「まっすぐ進む線」として扱い、反射や到達時間を求める近似。

関連する展示

• クラドニ図形 — 空間の形が音を決めるなら、板の形は？
• 水面の結晶 — 閉じ込められた波が模様になる、水面へ。

The Whispering Gallery

Why can you hear a whisper from across the room?

Along the wall, a whisper reaches the far side.

How Waves Behave (Room Ⅳ)

Sound made at the wall of a round room clings to it and reaches the far side hardly weakened.

How it works

Sound travels straight and reflects off walls at the angle of incidence (geometrical acoustics). In a round room, sound sent almost tangentially strikes the wall at a shallow angle again and again and glides around it. Since it does not spread outward, it hardly weakens with distance.

An elliptical room has special points — the foci. Sound leaving one focus in any direction reflects off the wall and gathers at the other focus.

Room shape decides the echo pattern: orderly echoes in a rectangle, concentration in a circle, foci in an ellipse. The graph below (the echogram) shows the arrival times of sound at the ear.

Worth noticing

Clap at the centre of a round room and every reflection returns to the centre as one big echo.

The same principle — whispering-gallery modes — is used in tiny optical resonators.

History and trivia

St Paul’s Cathedral, London

The gallery around the inside of the dome (about 34 m across) is famous for carrying a whisper to the opposite side.

1878 — Lord Rayleigh

Lord Rayleigh explained that the effect arises from sound gliding along the wall (1878, studied again more precisely in the 1910s). Sound travels better along the wall than through the middle.

Whispering places elsewhere

Whispering spots are known worldwide — the vaulted arches of New York’s Grand Central Terminal, the Echo Wall of the Temple of Heaven in Beijing, and more.

Science notes: computed, modelled, staged

Computed

Sound rays are traced geometrically against the wall shape (law of reflection, 343 m/s). The echogram is built from the actual arrival times and counts of rays at the ear, and the echoes are played back with those true delays. Each reflection absorbs 3 % of the energy (assumed).

Model

The ray approximation ignores diffraction and interference (less accurate for low pitches) and works in a 2-D cross-section. Real galleries vary with wall material and shape.

Staged

The picture runs at about 1/20 of the speed of sound. The whisper is stood in for by a short noise burst. The sound waves in air are pictured as ripples in a ripple tank (a shallow tray of water); the refraction and focusing of light by the surface are computed, while the colours of the water and the paper beneath are staged.

Discoveries in this exhibit

• A whisper arrives — Sound clings to the wall and arrives strong.
• The focus — Sound from one focus gathers at the other.
• Centre echo — Every reflection returns to one point.

Plain-language glossary

Mode

A characteristic pattern of vibration. Each mode has its own fixed frequency.

Interference

Overlapping waves strengthen or weaken one another.

Diffraction

Waves bending around corners and spreading behind obstacles or gaps.

Refraction

A wave changing direction as it enters a different medium.

Noise

A sound with many frequencies mixed at random — a hiss.

Speed of sound

How fast sound travels: about 340 m/s in room-temperature air.

Echogram

A plot of sound strength versus arrival time, showing direct and reflected sound.

Resonator

A structure (cavity, tube…) that resonates readily at particular frequencies.

Geometric acoustics

Treating sound as straight rays, like light, to find reflections and arrival times.

Related exhibits

• Chladni Figures — If a room’s shape shapes sound, what about a plate’s?
• Water Crystals — On to water, where confined waves become patterns.