在北京市区的东南部，座落着一个驰名中外的天坛公园．那里本来是明清两代帝王祭天和祈祷丰年的祭坛，最初建设于明代永乐十八年（1420年）．天坛是我国最壮观、最有特色的古建筑之一．不过，从声学上看，我们最感兴趣的是回音壁、三音石和圜丘．

天坛第一声学奇迹是回音壁．回音壁是一个圆环形的围墙，高约3．72m，直径61．5m．在回音壁内的圆形场地上，偏北有一座圆形的建筑物叫“皇穹宇”，它与回音壁内壁间的最短距离是2．5 m;同时东西对称地盖着两座房屋．人们一进回音壁，往往第一件事便是与同伴贴着围墙作远距离的耳语．人们讲悄悄话，一般在6 m以外就听不见．而在回音壁边上讲，传播却要远得多．即使你和同伴分别在直线距离为45 m的甲、乙两处轻声对话，彼此还听得清清楚楚，就像同伴在跟前与你说话一般．
这个声学奇迹是怎样形成的呢？原来语音的波长只有10～300 cm，比回音壁半径要小得多，因此在这种场合下可以认为声波是直线前进的．语音在甲、乙两处之间传播，一部分以束状沿围墙连续反射前进，全程有129 m；一部分沿直线直接通过空气传播，全程才45 m．因为墙面相当坚硬光洁，对声音的吸收小，是声音的优良反射体；而且在回音壁的具体条件下，声波沿墙面连续反射都是全反射，没有穿入墙体内部发生折射的部分，所以声音在传播中衰减很小．两个人在甲、乙两处发出轻声细语，通过墙面传播的声波，尽管走了129 m，对方还能听清楚，就像打电话一样．而直接经过空气传播的声波却衰减很快，只走6 m就消失了，根本传不到45 m外的对方耳朵里．这就是神秘的回音壁的声学原理．

天坛的第二声学奇迹是三音石．它在从皇穹宇通往围墙门口的一条白石铺成的路上，从皇穹宇台阶沿这条路数到第三块石头便是．游人们一到这里就鼓掌．鼓掌一下，可以听到五六次回声．因为三音石正好在回音壁内圆心上．鼓掌声沿着四面八方的直径在墙间来回反射．因为围墙为圆形，每次声波从围墙反射回来在圆心会聚，便是一次回声．只是由于声波在来回反射的过程中逐渐衰减，因此回声一次比一次微弱．五、六次后，回声就微弱到听不出来．

天坛的第三声学奇迹是圜丘．圜字是圆字的古体，丘字原意是小山、土堆子．不过，圜丘不是圆形土堆子，而是青石砌成的高台，这里是真正的祭天的祭坛．因为古人流行着“天圆地方”的不正确说法，所以圜丘砌成圆的，它外面的围墙筑成方的．圜丘是三层的石台．每层都有台阶可以拾级而登．每层台的周围都有石栏杆．最高层离地5m多，半径15m．
人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上，往往又是喊话，又是拍手，这时听到的声音特别洪亮．这又是什么缘故呢？原来台顶不是真正水平的，而是从中央往四周坡下去．人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来．又因为圜丘的半径较短，所以回声比原声延迟时间很短，以致相混．据测验，从发音到声波再回到圆心的时间，只有零点零七秒．说话者无法分辨它的原音与回音，所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮．但是站在圆心以外说话，或者站在圆心以外听起来，就没有这种感觉了．
天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造．

三音石

天坛坐落在天坛中间偏北的位置，是古代皇帝举行宗教仪式的地方。它的建筑不但外形庄严雄伟，而且有着奇妙的声学特点。比如通向皇穹宇的台阶，其中有一块被称为三音石。如果你站在这块台阶上拍一下手，你就能听到三次，或者更多次连续拍手的声音。

三音石又称三才石，比喻"天、地、人"三才。
三音石位于皇穹宇殿门外的轴线甬路上。从殿基须弥座开始的第一、第二和第三块铺路的条型石板就是三音石。
站在第一块石板上面向殿内说话，可以听到一次回声。
站在第二块石板上面向殿内说话，可以听到两次回声。
站在第三块石板上面向殿内说话，可以听到三次回声。
三音石的第三块石板又称"天闻若雷石"，就是说，站在第三块石板上面向殿内说话，如果大殿仅敞开面对三音石的殿门，而且殿门到殿内正中的神龛之间没有任何障碍物的话，此时听到的回音尤其响亮，似乎"人间偶语，天闻若雷"。
造成三音石独特效果的原因是建筑格局中的一些布置与声学原理相吻合。声波从不同之处折射回来的速度与层次造成了第一、第二和第三块石板处听到回音的次数不同。第三块石板与殿门及殿内神龛上的殿顶所构成的特有角度可以使声波折返到殿外时能够带有强烈的轰鸣。
原来，天坛的四周围墙很高，而且坚硬光滑，能够很好地反射声音；墙又是圆形的，三音石正好放在圆的中心处。当你拍了一下手后，声音从空气中向四周传播，遇到围墙后，又给反射回来，这些经反射回来的声音又都经过位于圆心的三音石。所以，我们站在三音石上拍手，就会听到清晰的回音，而且回音特别响。
反射回来的声音还有一个特点，它经过圆心后继续向前走，一直传到对面围墙上，经过第二次反射又回到三音石。这样，我们就听到了第二次、第三次，甚至更多次的声音了，这里除你拍手的那次声音是原始声音，其余的都是回音。

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回音壁

回音壁有回音的效果。如果一个人站在东配殿的墙下面朝北墙轻声说话，而另一个人站在西配殿的墙下面朝北墙轻声说话，两个人把耳朵靠近墙，即可清楚地听见远在另一端的对方的声音，而且说话的声音回音悠长。

原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度过度柔和，有利于声波的规则折射。加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不致于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。

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圜丘

圜丘位于天坛的最南端，外面有二层圆形围墙，中间是三层圆形石坛，上层台面四周环砌台面石，中心一块圆形石板称“天心石”。其外环砌石板九块，再外一圈为18块，依次往外每圈递增九块，直至“九九”八十一块，寓意“九重天”。人站在天心石上说话，声音特别浑厚、洪亮。

　　天坛建筑的艺术特色，主要表现在声、力、美学原理的巧妙运用和精心设计上：首先，是”亿兆景从“的天心石。站在圜丘坛上层中央的圆心石上发声说话，竟会从四面八方传来悦耳的回音，仿佛是要唤起人们意识上的一种神秘感觉，使人的整个心灵都沉浸在声响幻境中。

　　这是因为圜丘坛圆心石的位置，正是圜丘坛的中心。石坛的周围砌有三重石栏，石坛以外设了两道逆墙。从圆心石上发出的声音传到四周的石栏和逆墙受阻以后，就同时从四周向圆心石折射回来。由于圜丘坛半径再折回的时间，总共只有0.07秒，说话的人几乎无法辨出原音与回音，而且因为回声是从四面传来，声波震动较大，所以听起来既十分洪亮悦耳，又连续不断。

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天坛公园卫星鸟瞰图：

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