Как это устроено?..

ОРГАН. Органы – самые мощные и самые большие музыкальные инструменты на нашей планете. Они способны издавать звуки в гигантском диапазоне громкости: от еле слышных до громоподобных. Механизм их действия остался неизменным с момента создания где-то около 250 г. до н.э. Сжатый воздух из рабочего меха, проходя через покрытые кожей деревянные клапаны, попадает в трубы различной длины, вибрирует в них и, таким образом, порождает звуки разной высоты и тембра. В течение двух тысячелетий, до тех пор, пока не появились электрические компрессоры, воздух нагнетали в орган, сжимая его во вспомогательных мехах руками и ногами, и делали это часто мальчики-церковные служки. До конца XIX в. органист, нажимая на клавишу, приводил в движение систему деревянного привода (трактуру), состоящую из множества палочек и рычажков, в результате чего открывался определённый клапан и воздух поступал в соответствующую трубу. Но слушатели жаждали всё более мощного и разнообразного звучания, соборы и залы становились всё объёмнее, поэтому давление сжатого воздуха всё увеличивали, и органисту становилось всё труднее нажимать на клавиши, предолевая увеличенное давление воздуха. И вот наконец конструкторы решили эту проблему с помощью электричества: нажатие (практически без усилий) клавиши замыкает электрическую цепь электромагнита, который и открывает клапан. Следует отметить, что органы старой конструкции (механические) продолжают изготавливать до сих пор. Обычный церковный орган с двумя клавиатурами, ножными педалями и шестнадцатью (или около того) регистрами включает в себя примерно 1200 труб, стоит около 200 000 долларов США и изготавливается вручную два года. Орган полностью собирают и настраивают в мастерской, потом разбирают и доставляют в то место, где на нём будут играть. Здесь в течение нескольких недель мириады деталей, трактур или проволочек опять находят своё место, а каждую трубу подстраивают под акустику помещения. (Об истории создании органа и его конструкции см. сайт http://www.relcom.ru/staff/ivl/Organs/Pipes.htm – Ред.)

МЕХАНИЧЕСКИЙ орган работает на воздухе, идущем от компрессора в мех, что позволяет регулировать давление в воздушной камере (виндладу). Включая один из регистров, органист с помощью системы приводов двигает деревянную заслонку так, что её отверстия оказываются под рядом труб, на которых предстоит играть. Когда нажимают клавишу, трактура открывает деревянный клапан, пропуская воздух в тоновый канал (например, ля-бемоль) и все расположенные над ним трубы, регистры которых открыты.
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ орган не содержит трактур. При нажатии клавиши замыкается электрическая цепь соленоида, якорь втягивается и открывает клапан, пропуская воздух в тоновый канал. Закрывается клапан с помощью пружины (не показана).

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ орган работает на разности давлений воздуха. При включении регистра открывается вентиль, пропускающий воздух в канал по направлению к маленькому фетровому диску (клапану), находящемуся чуть выше кожаного мешочка и пружины. Органист, нажимая на клавишу, активирует электромагнит, якорь которого, втягиваясь, открывает канал и даёт возможность сжатому воздуху выходить наружу. В результате объём кожаного мешочка уменьшается, клапан открывается и воздух, вибрируя, устремляется в трубу.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО?..

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЗВУКИ. Из дерева делаются большие трубы, что позволяет получать чистые басовые ноты, т.к. при резонансе вклад гармоник уменьшается. В металлических трубах добавление свинца делает основной тон громче, а олово, наоборот, насыщает звук гармониками. В качестве добавок используют также цинк и медь. Кроме того, тембр звука зависит от толщины стенок труб.

РАСКАТИСТЫЕ ЗВУКИ. Огромные размеры собора св. Павла в Лондоне приводят к 9-секундной реверберации (эху) звуков органа, установленного там в 1690-х гг., и обуздание этих раскатов требует от органиста большого мастерства. В Ньюберрийском органе Йельского университета (США) регистр Bombarde состоит из десятиметровых труб, вибрация воздуха в которых сотрясает здание с частотой 16 Гц. Больше всего труб (28 500) имеет большой орган Джона Уанамейкера, находящийся в семиэтажном атриуме одного из универмагов Филадельфии (США). При этом в самой большой из труб может поместиться пони, а высота самой маленькой около 6 мм.

НАРАСТАЮЩИЕ ЗВУКИ. Чтобы плавно изменять силу звука, за большой вертикальной деревянной стенкой-жалюзи поставлен отдельный набор труб. Обычно их звук мы практически не слышим, но когда органист, нажимая на педаль, открывает жалюзи, громкость звука нарастает.

ТРУБЫ. ЛАБИАЛЬНАЯ труба (слева) – полая, звук в ней возникает, когда струя воздуха, проходя через нижнее отверстие, бьёт в верхнюю губу, в результате чего возникают колебания столба воздуха в верхней части трубы. Подвижная пробка наверху позволяет настраивать высоту звука.

В ЯЗЫЧКОВОЙ трубе (справа) струя воздуха заставляет вибрировать металлическую пластинку (язычок) относительно колодочки-трости, что и вызывает колебания воздушного столба в резонирующей трубе. Настроечный полозок, прижатый к язычку, определяет высоту звука, как палец на скрипичной струне. Трубы могут иметь прямоугольное сечение, круглое или трапецеидальное. Длина закрытых труб в два раза меньше открытых для той же высоты звука. Открытая труба длиной 61 см даёт «до» первой октавы (261,6 Гц).

КЛАПАН открывается, когда клавишу нажимают. Отверстие для трактуры в виндладах закрывается маленьким свинцовым грузиком. Когда клавишу отпускают, пружина бесшумно закрывает обитый фетром клапан с кожаной прокладкой.

Scientific American, 2004, July, p. 110–111.

Сокр. пер. с англ. К.Ю.БОГДАНОВА

Продолжение см. в № 19/07