Într-o biserică mare cu pereți de piatră, o frază rostită tare se aude încă o vreme după ce vorbitorul a tăcut. Într-un living cu canapea, covor și perdele, aceeași frază se stinge aproape pe loc. Diferența vine din ce se întâmplă cu undele sonore după ce părăsesc gura vorbitorului.
Sunetul se propagă în toate direcțiile și lovește pereții, podeaua, tavanul. La fiecare lovitură, o parte din energie se absoarbe în material, iar restul se reflectă înapoi în încăpere. Ce auzim ca „sunet al locului” este suma tuturor acestor reflexii.
Ecoul și reverberația sunt două fenomene diferite
Ecoul este o reflexie izolată, pe care urechea o separă clar de sunetul original. Pentru asta, întârzierea trebuie să depășească aproximativ 50-100 de milisecunde, în funcție de tipul sunetului: silabele rapide cer o întârziere mai mică, sunetele prelungite una mai mare. Sunetul parcurge circa 343 de metri pe secundă în aer la temperatura camerei, iar unda face drumul dus-întors. Pentru o întârziere de 50 de milisecunde ajunge un perete aflat la circa 8,6 metri, iar pentru 100 de milisecunde peretele trebuie să fie la circa 17 metri.
Reverberația apare când reflexiile sunt multe și vin prea repede una după alta ca să fie auzite separat. Se contopesc într-o coadă sonoră care se stinge treptat. Acustica măsoară fenomenul prin timpul de reverberație: intervalul în care nivelul sonor scade cu 60 de decibeli după oprirea sursei.
Un munte care răspunde strigătului tău produce ecou. O sală de gimnastică în care vocile se amestecă produce reverberație. Cele două se pot combina, dar în spațiile de zi cu zi predomină reverberația.
Biserica: volum mare și pereți duri
Un lăcaș de cult are tavan înalt, uneori boltit, și pereți de piatră sau tencuială groasă. Materialele dure absorb puțin: piatra reflectă cea mai mare parte a energiei sonore la fiecare contact. Volumul mare înseamnă că unda străbate distanțe lungi între două reflexii, deci se stinge mai lent.
Timpul de reverberație crește odată cu volumul încăperii și scade odată cu suprafața de absorbție. Relația a fost stabilită la sfârșitul secolului al XIX-lea de fizicianul american Wallace Clement Sabine. Valorile diferă mult de la o biserică la alta, după volum, formă și mobilier. În catedralele mari ele ajung la câteva secunde, iar în capelele mici rămân mult mai scurte. Într-un spațiu foarte reverberant, cântarea prinde consistență, în timp ce vorbirea rapidă devine greu de înțeles.
Credincioșii din bănci schimbă puțin lucrurile. Oamenii, hainele, covoarele și mobilierul de lemn absorb sunet, așa că biserica goală sună mai lung decât cea plină.
Peștera: ecou lung, dar neregulat
Peștera are pereți de rocă dură și un volum mare, deci condițiile pentru reverberație sunt întrunite. Forma face însă diferența. Pereții neregulați, stalactitele și nișele împrăștie undele în direcții diferite, în loc să le trimită înapoi ca o oglindă.
