建筑上的声学知识

　　天坛建筑物中最具声学效应的是: 回音壁、三音石和圜丘．回音壁是环护皇穹宇（安放祭天牌位的所在）的一道圆形围墙, 高约６ 米, 圆半径约３２.５ 米．内有三座建筑, 其中之一是圆形的皇穹宇, 位於北面正中, 它与围墙最接近的地方只有２.５ 米．回音壁只一个门, 正对皇穹宇．整个墙壁都砌得十分整齐、光滑, 是一个良好的声音反射体．如有甲、乙二人相距较远, 甲贴近围墙, 面向墙壁小声讲话, 乙靠近墙壁可以听得很清楚, 声音就像从乙的附近传來的．只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度大於２２℃时, 声音就要碰到皇穹宇反射到别处去, 乙就听不清或听不到．

　　在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直到围墙门口．从台阶下向南数第三块白石正当围墙中心, 传说在這块白石上拍一下掌, 可以听到三响, 所以這块位於中心的白石就叫三音石．事实上, 情况不完全是這样．在三音石上拍一下掌, 可以听到不止三响, 而是五响、六响, 而且三音石附近也有同样的效应, 只是声音模糊一些．這是因为从三音石发出的声音, 等距离地传播到围墙, 被围墙同时反射回中心, 所以听到了回声．回声又传播出去再反射回來, 於是听到第二次回声．如此反复下去, 可以听到不止三次回声, 直至声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收, 声强减弱而听不见．如果拍掌的人在三音石附近, 从那里发出的声音, 传播到围墙, 不能都反射到拍掌人的耳朵附近來, 因此听到的回音就比较模糊．

　　圜丘是明、清两代皇帝祭天的地方．它是一座用青石建筑的三层圆形高台．高台每层周围都有石栏杆．在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设有石阶梯．最高层离地面约５ 米．半径约１１.４ 米．高台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石, 而且圆心处略高於四周, 成一微有倾斜的台面．人若站在高台中心說话, 自己听到的声音就比平时听到的要响亮得多, 并且感到声音好像是从地下传來的．這是因为人发出的声音碰到栏杆的下半部时, 立即反射至倾斜的青石台面, 再反射到人耳附近的缘故．