Não é explicado no programa.
Para a pergunta 1) Nos primeiros curtas "Tracy Ullman Show" (que é onde "Os Simpsons") vieram, Dan Castellaneta (ator em "Tracy Ullman") deu a voz. Foi a voz "baixa" que você mencionou nos primeiros shows. Esta foi provavelmente apenas a voz que ele fez quando ele pensou que era um fora. Quanto ao "porquê" - existem provavelmente dois elementos ...
- É muito difícil para um dublador manter uma caracterização de voz constantemente ao longo de 25 a 30 anos.
- Você notará que é mais fácil para Homer se emocionar e ser sarcástico com sua nova voz.
Para a pergunta 2) De acordo com o link abaixo, a mudança foi gradual - mas parece que é mais pronunciada com o final da quarta temporada até o início da quinta temporada.
Veja: link ... se você assistir a um episódio de hoje, versus um de 1989 - você notará grandes mudanças em todos os personagens.