市販の楽典などの音楽書には、よく調による雰囲気の違いが書かれています。音楽家の言にも多く同様の表現があります。
しかし、平均律になじみ、カラオケでキー（＝調）を変える事にも抵抗の無い私には、この違いというのが納得できませんでした。
音楽家は、これを当然のこととして語る節がありますが、ここでは、科学的な考察で、調による違いを説明します。
1.音域の違いによるバランスの変化
ある曲を別の調へ移調するには、当然、音を上下させねばなりません。ハ長調をニ長調にするくらいなら、全音しか変わりませんが、ト長調（や、ヘ長調）にする場合は、もっとも変化が大きく、完全4度は変化します。こうなると、聴いた感じが大きく変わります。
これにより、調の感じが変わるのは理に適っていますが、これだけなら、ハ長調と嬰ハ長調はかなり近い、ということになってしまいます。
2.楽器の特性による音色と音程の変化
楽器にはそれぞれ音域があります。
音域によって演奏できない音があるので、1.と同じ変化が現れます。
また、音域によって音色が大きく変わるので、これによる変化もあります。
さらに、楽器にはそれぞれ基本となる調があります。
特に木管楽器は特徴的で、たとえばフルートはハ長調、クラリネット（B管）は変ロ長調、アルト・サックス（Es管）は変ホ長調が基本です（楽譜でも、これらの調が調号無しで書かれます）。
これらの調では指使いもシンプルで、結果、よく響きます。♯や♭が多い調ほど、指使いが複雑になり、響きも複雑になります。
3.とも関係しますが、音程関係も♯や♭が多い調ほど複雑になります（ほんとか？）。
3.音律による音程関係の変化
個人的にはこの説が一番説得力があるように思います。
そもそも、カラオケでキーを変えるように、自由に移調できるのは、1オクターブ12音がすべて同じ間隔で並ぶ平均律を採用しているからです。しかし、いまでは常識ともいえる平均律が広く普及したのは19世紀です。それ以前の音律について詳しくは別項にゆずるとして、ここでは調に関わる部分だけ説明します。
平均律以外の音律では、半音の間隔が同じではありません。そのため、調律を変えずに調が変われば、主音と他の音との音程は微妙に異なり、当然、和音の響きも異なります。
平均律以前に広く使われたとされるヴェルクマイスターの調律法は、鍵盤楽器で12の調（旋法で分けると24）を調律を変えずに弾けるよう開発されたものです。詳しくは書きませんが、ハ長調が純正に近く響き、♯や♭が多い調ほど複雑に響きます。これは、音楽書に書かれている調の印象とも合致します。
実際には3.によって作られた多くの曲がまた、それぞれの調の印象を決定づけていったと思われます。鍵盤楽器は平均律に調律されますが（それでも完全に平均律ではない）、管・弦楽器や声は自由に音程をとれますので、それぞれの調にあった（ヴェルクマイスター的な）音程をとるようになっていったのでしょう。
