著名的文物古建專家羅哲文先生曾題詞贊曰：天壇是中國獨一無二，世界獨一無二的古典建筑杰作。在天壇的眾多建筑里，最著名的是圜丘壇，形似圓形的祭壇，其屋頂覆蓋著藍色琉璃瓦，象征著天空。在每年冬至之際，中國古代皇帝會在天壇舉行隆重的祭天儀式，向上天祈求豐收和國泰民安。

在圜丘壇的這組建筑中，有三種奇特的聲音現(xiàn)象，被稱為天壇的三大聲學奇跡。

01.

回音壁

第一聲學奇跡是回音壁，這是很多人到天壇后都會去體驗的打卡項目，當你站在東配殿的墻下面朝北墻輕聲說話，而另一個人站在西配殿的墻下，兩個人把耳朵靠近墻，就可以清楚地聽見遠在另一端的對方的聲音，而且說話的聲音回音悠長，有一種天人感應的神秘氛圍。

回音壁是皇穹宇院落的圍墻，墻面由質地細密堅硬的澄漿磚采用磨磚對縫的方法砌成，墻頭覆蓋藍色的琉璃瓦。整座圓形圍墻弧度十分規(guī)則，墻面光滑整齊。

聲音沿著皇穹宇圍墻內部規(guī)則的弧度，經(jīng)過連續(xù)多次的反射，便能從院落的一端傳播到另一端。

02.

三音石

第二聲學奇跡是三音石，當人站在皇穹宇殿前御路的第三塊石板上拍一下手掌，就能聽到三次回聲，非常神奇！

三音石的聲學原理其實非常簡單，第一聲回聲是由東配殿與西配殿的墻和墻基對聲音反射而形成的；之后第一聲回音繼續(xù)向四周擴散，再次碰到圍墻之后聲音又返回到三音石上，產生了第二聲回音，第三次回音以此類推。三音石上發(fā)出的聲音照此于院內往返可以在三音石所在的位置產生多個回音，但是隨著聲音的消散，人的耳朵可以分辨出的只有前三聲回音。

最早對天壇聲學現(xiàn)象進行研究的，是湯定元先生。在他的科普文章《天壇中的幾個建筑物聲學問題》一文中，對天壇公園中回音壁、三音石、圜丘聲學現(xiàn)象的形成機理提出了科學論斷。

湯定元先生的科學假說一直被作為天壇建筑聲學現(xiàn)象的權威解釋。直到20世紀90年代，天壇與黑龍江大學古建筑聲學研究組合作，對天壇建筑中的聲學現(xiàn)象進行了科學測試與分析，進一步完善了湯定元先生的假說。

03.

對話石

與此同時，專家學者們還在皇穹宇院子內發(fā)現(xiàn)了對話石，這就是天壇的第三聲學奇跡。當人站在皇穹宇殿前的第18塊石板上說話，則站在距此約36米遠的東配殿東北角或西配殿西北角的另一個人，可以清晰地聽到在第18塊石板上的人的說話聲。

其實，這是因為聲音發(fā)出之后經(jīng)過圍墻的反射，在特定位置匯聚，使得相互見不到面的人可以利用聲音的反射相互對話。

相傳天壇的回音，寓意為一呼百應，象征和標志著封建王朝至高無上的統(tǒng)治地位。在科技不發(fā)達的古代卻能完成這樣偉大的聲學杰作，這不僅是人類建筑藝術的瑰寶，更體現(xiàn)了中國人的聰明才智。

04.

天壇聲學現(xiàn)象的現(xiàn)代應用

天壇的聲學原理其實在現(xiàn)代也有所體現(xiàn)，在劇場、音樂廳等封閉的空間，聲波在四壁上不斷反射，即使在聲源停止發(fā)射后，聲音還會持續(xù)一段時間，即為混響。

不同用途的廳堂，最佳混響時間不同，它與廳堂的容積密切相關。廳堂容積大，混響時間和；反之，混響時間知。不同的音樂對混響時間也有各自的要求，音樂廳要求長混響，室內樂稍低，而合唱、獨奏和重奏更低些。

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