Konzertsaal

Musik nüchtern betrachtet

Musik, das ist nüchtern betrachtet nichts weiter als zeitlich strukturierter Schall. Aber wer könnte Musik nüchtern betrachten? Musik lässt uns weinen, mitwippen, tanzen. Welche Musik wir schön oder nervig finden – das ist Geschmacks- und Gefühlssache. Schall so zu strukturieren, dass sie etwas in uns zum Schwingen bringt – das ist anspruchsvollstes Kunsthandwerk. Was Schall ist, wie er erzeugt wird und welche Eigenschaften er hat, das ist interessant und die Grundlage des Musizierens. Mit diesen Grundlagen wollen wir uns näher befassen.

Wie bewegt sich Schall?

Was wir als Musik hören ist Schall, der sich durch Luft ausbreitet. Dass das eine gewisse Zeit dauert, haben wir alle schon einmal bei einem Gewitter erlebt. Viele kennen die Regel, aus der sich die Entfernung des Gewitters abschätzen lässt. Wieviele Kilometer ist das Gewitter entfernt? Zähle die Sekunden zwischen Blitz und Donner und teile das Ergebnis durch 3. Das funktioniert, weil das Licht des Blitzes sehr sehr schnell ist. Es legt die Entfernung zum Mond in etwas mehr als 1 Sekunde zurück. Das Licht des Blitzes ist also »fast sofort« beim Beobachter. Schall ist demgegenüber viel langsamer: er schafft in Luft etwa 340 Meter pro Sekunde. Das sind aber immer noch über 1200 Kilometer pro Stunde. Mit der einfachen Regel kann man also gut erkennen, ob ein Gewitter mehrere Kilometer entfernt ist, oder ob es näher kommt.

Schall hat also eine Geschwindigkeit. Aber wie bewegt sich der Schall?

Nicht wie Wind, bei dem Luft als Ganzes strömt. Vielmehr als Welle, bei der zwar Energie, aber kein Stoff transportiert wird. So wie das die meisten bei Wasserwellen am Strand schon beobachtet haben. Zum Glück kommt da nicht im Laufe der Zeit das ganze Meer herangeschwappt …

Die Wellen branden an Land an. Die Wellen transportieren Energie Richtung Ufer. Das Wasser schwappt aber nur hin und her.

Was schwingt in Luft?

Schwingungen kennt jeder von der Schaukel oder Feder. Luft kann auch schwingen, aber was schwingt da eigentlich? Schauen wir uns dafür mal eine Feder genauer an.

Hängt man an eine Feder ein Gewicht, zieht daran und lässt los, dann schwingt das Gewicht danach auf und ab. Damit etwas (mechanisch) schwingt, bedarf es also einer Masse und einer Feder. Die Feder zieht die Masse immer zurück: dehne ich sie auseinander oder drücke ich sie zusammen: immer wirkt ihre Kraft in die entgegengesetzte Richtung. Aber wie ist das in Luft?

Säulen aus Luft

In vielen Konzerthallen und Kirchen sind die Orgeln ein Blickpunkt. Das was man sieht ist der Orgelprospekt. Er beeindruckt durch die nach Größe gestaffelten silbrig glänzenden Orgelpfeifen. Die größten von Ihnen sind höher als 10 Meter. Die kleinsten Orgelpfeifen sind wenige Zentimeter groß und im Inneren der Orgel verborgen.

Aus den hohen Pfeifen kommen die tiefen Töne und aus den kleinen Pfeifen die hohen. Die Luftsäule in den Orgelpfeifen wird zum Schwingen gebracht. Die Größe der Pfeifen hat also etwas mit der Frequenz des ausgesendeten Schalls zu tun.

Wenn man genauer darüber nachdenkt (was wir jetzt mal den Physikern überlassen) erkennt man, das für die offenen Pfeifen der Orgel die Länge grob genähert so groß wie die Hälfte der Wellenlänge des gespielten Tones ist.

Ein paar Beispiele illustrieren den großen Bereich von Tönen, die das menschliche Gehör hören kann. An den Orgelpfeifen wird augenfällig, wie groß die Wellenlänge von hörbaren Tönen ist.