Язык музыки — это язык звуков. А звук есть результат колебания. Наше ухо воспринимает как звук колебания с частотой от 16 до 16 тысяч колебаний в секунду.
Звуки различаются по высоте. Низкая частота колебаний соответствует «низким» басовым звукам; чем выше частота колебании, тем «выше» звук мы слышим.
Каждый предмет, если по нему ударить чем-нибудь, начинает звучать. Звук можно извлечь и струей воздуха. Выдохните в пустую бутылку С узким горлышком сильную струю воздуха. Бутылка отзовется гулким звуком — это заколебался воздушный столб, заключенный в бутылке. Из тонкой резинки от аптечного пузырька, рыболовной лески или прочной нитки сделайте струну. Укрепите один ее конец в настольных тисках, а другой натяните рукой. Ущипните теперь двумя пальцами струну — она придет в колебание, и вы услышите тихий звук.

Сделайте небольшой ящичек с дном из сухой тонкой фанеры. Один конец струны прикрепите с помощью спички ко дну ящичка, а другой натяните рукой. Звук струны стал сильнее. Теперь колебания струны передаются дну и стенкам ящичка, значит и колебания ящичка передаются большим массам воздуха.

Резонатор такого типа используется в струнных и ударных инструментах. У духовых инструментов тоже есть резонатор: на конце цилиндрического корпуса, заключающего воздушный столб, сделано расширение — раструб.

ЗАКОН СТРУНЫ
Укрепите на доске несколько струн различной длины и толщины, поставьте в ряд пять-шесть бутылок разной величины, подвесьте на веревке несколько деревянных брусочков или металлических пластинок разных размеров. Щипком, струей воздуха, ударом молоточка заставьте звучать эти предметы. Вы сразу заметите на слух одну закономерность: короткие и тонкие струны издают более высокие звуки, чем длинные и толстые. Сильнее натянутая струна звучит выше, чем слабо натянутая. Маленькие бутылки издают более высокие звуки, чем высокие и толстые. Звук тонких маленьких брусочков или металлических пластинок выше, чем толстых и больших. Теперь мы знаем, как получать звуки различной высоты.

ЗВУК МОЖНО ОКРАСИТЬ
У каждого музыкального инструмента есть свой «голос». Музыканты называют его «окраской» или «тембром» звука. Оказывается, извлекая звук из какого-либо предмета, мы получаем в действительности не один звук, а целую серию звуков разной высоты.

Самый громкий из них — основной тон — излучается всей струной или всем воздушным столбом, а более тихие «призвуки», или «обертоны», излучаются отдельными частями струны или воздушного столба, усиливаются или ослабляются корпусом инструмента. Они-то и придают основному тону ту характерную окраску, которая отличает, например, звук скрипки от звука трубы. Если вам приходилось «играть» на гребенке, вы знаете, как колеблющаяся папиросная бумага «окрашиваете ваш голос, меняет привычный тембр; меняя состав обертонов и силу их звучания, мы можем менять окраску звука.

Состав обертонов зависит от способа извлечения звука. Одна и та же струна издаст звук различной окраски в зависимости от того, будем ли мы извлекать звук ударом молоточка, как в пианино или рояле; щипком, как в гитаре или в других так называемых щипковых инструментах; или проведем по струне пучком натертых канифолью конских волос — смычком, как это делается при игре на скрипке и других смычковых инструментах.

Окраска звука зависит также от материала, из которого сделан инструмент. Металл обладает свойством особенно усиливать, «подчеркивать» высокие обертоны. Поэтому звуки металлических духовых инструментов отличаются резким звонким тембром — недаром существует поговорка «металл в голосе». А если корпус инструмента выполнен из дерева, звук приобретает мягкую певучую окраску. Дерево, как более мягкий материал, ослабляет высокие обертоны.

Подвергая материал специальной обработке, добиваются наиболее красивой, выразительной окраски звука.
Тембр зависит еще от размера резонатора. Большой резонатор хорошо подчеркивает низкие обертоны, звук приобретает глубину. Поэтому инструменты, издающие низкие звуки, всегда отличаются большими размерами [вспомните контрабас, трубу и т. д.).

ОТ БУТЫЛКИ К ОРГАНУ
В современной музыке используются 88 звуков различной высоты. Значит, музыкальный инструмент должен содержать 88 разных струн, 88 разных воздушных столбов или 88… и так далее? Да. Но это только один из возможных принципов построения инструментов. Так устроены, например, многоголосные инструменты. Фортепьяно имеет более 200 струн. Чтобы низкие и высокие звуки имели одинаковую силу звучания, тонкие высокозвучащие струны объединены по 2—3 на один звук. Звуки извлекаются из струн ударами молоточков, а каждый молоточек приводится в движение нажатием соответствующего клавиша на клавиатуре.

Из ударных инструментов приведем в пример ксилофон. Его «струны» — это множество деревянных брусочков, соединенных резиновыми жгутами с коробчатыми резонаторами. Иногда с оркестром «выступает» челеста. По внешнему виду и устройству она напоминает маленькое пианино. Только молоточки здесь ударяют не по струнам, а по
металлическим пластинкам, издающим нежно звенящие звуки. Отсюда и название инструмента: «челеста» по-итальянски означает «небесный».

Самый большой и самый сложный из музыкальных инструментов — духовой многоголосный и многотембровый инструмент — орган. Его размеры достигают высоты 2—3-этажного дома. Орган состоит из большого количества — от 3 до 7 тыс. и даже больше — пустотелых металлических и деревянных труб. Струя воздухе, приводящая в колебания столБы воздуха, заключенные в трубах, создается здесь не легкими человека, а мощной воздухом агне-тательной аппаратурой. Клапаны воздухораспределительной камеры открывают доступ воздуху в определенные трубы. Каждый клапан приводится в движение нажатием соответствующего клавиша на клавиатурах, расположенных в несколько рядов.

Есть в органе и ножная клавиатура. Слева и справа от клавиатур расположены кнопки переключения труб. Нажатием одного клавиша можно включить сразу несколько труб. Сочетание деревянных труб с металлическими придает звукам органа разнообразную окраску. Можно выбрать одну трубу в качестве «основного тона», подключить к ней любой, по желанию, «набор» обертонов, то есть труб, звучащих на частотах обертонов. Словом, это настоящая громадная фабрика звуков. Переключением труб «заведует» не сам органист, а его ассистент, создающий кнопками управления по команде органиста те или иные тембры.

Орган — очень древний инструмент. В старину воздух в него накачивали вручную 3—4 помощника органиста — «качальщики». В современных органах воздух нагнетается мощными компрессорами, которые приводятся в движение электродвигателями. Создание электрических «запоминающих» устройств позволило сократить «штат» органа до минимума. Теперь обязанности ассистента можно доверить «электрической памяти». Таким устройством снабжен, например, один из самых больших органов, установленный в Москве в концертном зале имени Чайковского (см. рис IV—V). «Электрическая память» работает по программе органиста, которую он дает ей во время репетиции.

Автор Л. Скобенников
Журнал “Юный техник” № 5-61г.