Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы

Благодаря конструкции волынки в ней постоянно поддерживается определенный запас воздуха, которым наполнены эластичные мехи, служащие резервуаром. Когда волынщик надавливает на мехи при вздохе, поток воздуха задерживается как в бурдонных трубках, так и в мелодической. Основная частота резонирующей полости, будь то голосовой тракт или резонирующая трубка (например, мелодическая трубка волынки), прямо пропорциональна скорости звука в газе, занимающем данную полость. Скорость звука пропорциональна квадратному корню из Т/М (где Т — абсолютная температура газа, а М — молекулярная масса). Таким образом, скорость звука выше в газах с меньшей молекулярной массой. Например, скорость звука в воздухе (М = 28,964) при 0°C — 331,3 м/с, а в гелии (М = 4,003) — 891,2 м/с. Соответственно, резонансные частоты голосового тракта в гелии в 2,7 раза выше, чем в воздухе, и извлекаемый звук будет гораздо выше обычного — примерно как голос утенка Дональда. Сам вопрос, разумеется, поставлен неверно. Трудно представить, чтобы кто-то стал играть на шотландской волынке в водолазном колоколе, наполненном смесью гелия и кислорода. Этот вопрос было бы более уместно задать в отношении ирландской дудочки, которая имеет небольшой вес и вполне удовлетворяет потребностям любителей кельтской музыки. Я провел такой опыт. Находясь на высоте 41 м над уровнем моря при температуре +22°C, я вдыхал гелий из воздушного шарика и затем дул в латунную дудочку, настроенную на звук «ре». Едва мне удалось добиться чистого звука на этой высоте, как настрой резко смодулировал на 3 полутона выше — с «ре» до «фа» — и какое-то время держался на этом уровне. Чтобы звучание не прерывалось, мне приходилось дуть весьма интенсивно, и все же я сумел сыграть 12 тактов мелодии «Down by the Sally Gardens», не переводя дыхания, хотя и в несколько ускоренном темпе. Когда же я выдохнул смесь воздуха с гелием и первый раз перевел дух, высота звука понизилась до «ре-диез». Но чистое «ре» зазвучало лишь тогда, когда мои легкие постепенно очистились от остаточного гелия. При выдохе в легких остается около 25 % воздуха, значит, после первого вдоха газа из шарика содержание гелия в легких составило около 75 %, а после второго — около 18% при условии что газ, вдыхаемый мной из шарика, был беспримесным.

Тони Ламонт (Брисбен, Австралия)

Высота звука у обоих типов трубок волынки определяется фактической длиной трубки (которая у мелодической трубки зависит от количества отверстий), а не тростью. Частота звука трости адаптируется к резонансу, возникающему в трубке, в которую она вставлена. Частота колебаний в любой из трубок пропорциональна скорости звука в газовой среде, и, поскольку в гелии она выше, чем в воздухе, высота звука у волынки должна быть выше. Я преподавал физические аспекты музыки оперным певцам в крупном музыкальном колледже, и моих учеников всегда поражало, когда я приносил на занятие гелиевый баллон и заставлял их наполнить этим газом свои легкие и верхний резонатор. При этом необходимо удержать в легких некоторое количество углекислого газа, потому что это стимулирует непроизвольный дыхательный рефлекс. При пении высота звука от этого не меняется, так как она определяется колебаниями голосовых связок, а не свойствами резонатора. Возникающие резонансы не могут влиять на голосовые связки, представляющие собой две мышцы. Меняется частота каждого резонатора голосового тракта, и, соответственно, сильно меняется тембр (по сути, форманта) голоса. Голос становится более высоким, потому что меняется не высота звука, а частота колебаний, определяющих характер тембра. На практике очень немногие певцы способны долго слушать свой изменившийся голос. Услышав не знакомый звук, они, как правило, начинают хохотать и быстро выдыхают гелий.

Джон Элиот (Институт науки и техники Манчестерского университета, Великобритания)

Да, волынки звучат при нагнетании в них гелия или гелиевой смеси. Если мехи волынки заполнены 100%-ным гелием, ее настрой модулируется на целую октаву выше и требуется некоторая перенастройка мелодической и басовых трубок. Проводились испытания с волынкой в качестве прототипа гелиевой шумелки — инструмента, представленного в телеконкурсе игры на новых музыкальных инструментах под названием «Local Heroes», организованного компанией «ВВС-2 TV». В мелодическую трубку вдыхались гелий и воздух, а различные звуки извлекались путем изменения соотношения газов с помощью смесительного клапана (в данном случае смесителя для ванны), а не путем зажима игровых отверстий пальцами. Таким образом удалось вполне сносно исполнить мелодию «Twinkle Twinkle Little Star». В качестве альтернативы гелию для понижения высоты звука можно использовать смеси газов тяжелее воздуха (например, кислород и неон). Могу также подтвердить, что замена газа не влияет на качество звука.

Марк Уильямс (Винчестер, Великобритания)