Почему труба звучит?

Как почему? Потому что в нее дуют!

Так ответят девять человек из десяти - это проверено. А если вы и сами так думаете, попробуйте дунуть в фанфару, которая наверняка есть у вас в школе у пионеров. Если вы не умеете на ней играть, получится от вашего дутья лишь легкое шипение.

Значит, из трубы еще нужно научиться извлекать звук, прежде чем научишься на ней играть. Но об этом немного позже. А пока ответим на вопрос, почему труба вообще способна звучать.

Вообразите отрезок любой трубы. Любой в буквальном смысле - хоть водопроводной. Внутри нее находится воздух. И поскольку объем этого воздуха ограничен стенками трубы, он принимает форму длинного и относительно тонкого цилиндра. Теперь еще раз призовите на помощь воображение и представьте себе только этот воздушный цилиндр, без всякой трубы. Получилось газообразное физическое тело определенных очертаний. Сама труба нужна была нам пока только для того, чтобы придать воздуху требуемую конфигурацию.

И вот этот воздушный цилиндр, или, как чаще говорят, воздушный столб, оказывается, может колебаться, как и твердое тело, например струна.

Правда, форма колебаний тут другая: волны идут вдоль столба, а не поперек, как в струне. Но в остальном вполне можно сравнить физические свойства струны и столба воздуха.

Струна определенной длины, толщины, плотности материала и силы натяжения дает только одну частоту колебаний. Чем длиннее струна при прочих равных условиях, тем ниже звук. Воздушный столб в трубе всегда имеет одну и ту же плотность, и натягивать его тоже нельзя, а вот длину и толщину можно менять. Тогда при определенных размерах он дает только одну частоту, точнее одну высоту звука, и чтобы ее изменить, нужно менять эти размеры.

Струна, как мы помним, колеблется не только всей своей длиной, а еще и частями. С воздушным столбом происходит то же самое. Причем, как и в струне, можно приглушить в нем колебания всей длины, оставив колебания частей. Конечно, это делается другим способом, не таким, какой применялся в опыте с гитарой, однако результат, если пренебречь громкостью, будет один и тот же.

Так что, с точки зрения физика, струна и воздушный цилиндр имеют много общего. Но, с точки зрения музыканта и музыкального мастера, различий больше, чем сходства. Хотя бы потому, что струну еще нужно изготовить, а воздух достаточно заключить в какой-то объем - в данном случае в трубу. Кроме того, струна сама по себе звучит слабо и при конструировании всех струнных инструментов мастерам приходилось решать задачу усиления звука. А воздушный столб без всякого усиления звучит настолько громко, что в некоторых духовых инструментах остается неразрешимой как раз проблема тихого звука.

Еще одно отличие. «Прямая как струна» - это выражение всем хорошо известно. И в самом деле, струна в любом музыкальном инструменте может быть только прямой. А столб воздуха можно скручивать как угодно, и звучать он будет так же, как и прямой. Ведь колеблется воздушный столб вдоль, а не поперек, и поэтому волны колебаний свободно огибают плавные извивы трубы. Все медные духовые инструменты изогнуты исключительно ради компактности, звук от этого не становится ни лучше, ни хуже. Вот откуда такое разнообразие форм медных духовых - сгибают и скручивают их по-разному, сообразуясь лишь с тем, чтобы музыканту было удобно держать инструмент. А разогни их все, и каждый инструмент предстанет перед нами лишь трубой. Разной длины, разной толщины, но всего лишь трубой в прямом смысле этого слова, оснащенной простыми в принципе приспособлениями.

Но главное отличие вот в чем: заставить колебаться струну довольно просто, а воздушный столб - сложнее. В самом деле, защипните струну, как на гитаре, проведите по ней смычком, как на скрипке, ударьте молоточком, как на фортепиано, и струна будет звучать. А по воздуху ударять бесполезно, как бесполезно защипывать его или водить по нему смычком. Нужны другие способы, и человек их, конечно, нашел.