Here you'll find a manual copy of:

Young, Matthew (Bishop of Clonfert)
Theorie der Aeols-Harfen
in: Annalen der Physik, Band 10, St.1, J.1802; pp.57-67
Siehe online Artikel: http://www.weltderphysik.de/intern/upload/annalen_der_physik/1802/Band_10_57.pdf

German translation of an excerpt of:
An Enquiry into the principal Phenomena of Sound and musical Strings
by Matth. Young; H.D. Trinity-College, Dublin;  J.Hill, London, 1784, total 203pp; (pp.170-182 the article)

 

 

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V.

THEORIE
der Aeols-Harfe

von

Matthew Young

in Dublin*)

 

Dieses liebliche und ergötzende Instrument, welches mehrere für ein ganz Neues ausgegeben haben, ist eine Erfindung K i r c h e r ' s, welcher es weitläufig in seiner Phonurgia beschreibt, auch schon eine Theorie desselben versuchte. **) Es ist so allgemein bekannt, daß es überflüssig sein würde,

*) Ausgezogen aus dem Hauptwerke der Engländer über die Musik: An Enquiry into the principal Phenomena of Sound and musical Strings, by Matth. Young, H.D. Trinity-College Dublin, Lond. 1784, 103 S., 8., welches jedoch für uns durch Herrn Dr. Chladni's lange erwartete Akustik wohl entbehrlich werden dürfte. d.H.

**) Athanasi Kircheri, e soc. Jesu, Neue Hall- und Tonkunst, in unsere teutsche Muttersprach übersetzt von Agatho Carione, Nördlingen 1684, fol.; ein mit Kupferstichen wohl verziertes Werk, welches sich Freunden einer spaßhaften Lectüre empfehlen läßt. Im zehnten Kapitel: Von verschiedenen Kunst-Wunderwerken und der natürlichen Stimm- und Tonzauberey, handelt das dritte Kunstwerk, S. 105, von der Verfertigung eines Instruments, "das allein durch Trieb des Windes, so lang er

 

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hier erst die Construction und den Gebrauch desselben zu beschreiben.

wehet, einen beständigen und zusammenstimmenden Ton von sich giebt;" unserer Aeols-Harfe, die indes bei Kircher diesen Namen noch nicht führt. Folgendes sind seine Worte:
"Wie nun dieses Instrument eine neue Erfindung, (so meines Erachtens von Niemand in Acht genommen, oder selbiger nachgeforscht worden:) also ist es ganz leicht und lieblich, und wird zum öftern in meinem Museo mit höchster Verwunderung von vielen gehört. So lange das Fenster zugemacht bleibt, ist das Instrument still, so bald man es aber aufthut, hört man einen lieblichen Ton und Klang, der alle, die es hören und nicht die eigentliche Beschaffenheit wissen, bestürzt macht, indem sie nicht wissen können, wo dieser Klang und Ton herkömmt, und was es für ein Instrument  sey. Denn es lautet nicht eigentlich wie ein Saoiteninstrument, auch nicht wie die, so durch den Wind tönend gemacht werden, sondern es hat einen vermengten und ganz fremden unbekannten Ton und Hall. Das Instrument aber muß also gemacht werden. Man bereite aus Fichtenholz, so am besten resoniret, ein Instrument 5 Spannen lang, 2 breit, die tiefe aber oder höhe 1 Spanne, beziehe es mit 15 oder mit mehr oder weniger gleichen Geigensaiten, die über 2 Stege an Wirbel gespannt werden, und stimme sie alle gleich, oder allein in die Oktav, wenn anders ein einstimmender oder zusammenklingender Ton folgen soll. Und ist dieses höchst verwunderlich und gleichsam ungereimt,

 

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Um alle Ungewißheit in Absicht der Töne der Äols-Harfe zu heben, nahm ich alle Saiten bis

dass alle Saiten gleichlautend oder in der Oktav allein gestimmt, unterschiedliche Stimmen und Ton vopn sich geben sollen. Der Ort des Instruments muss nicht in freier Luft, sondern verschlossen seyn, jedoch so, daß die Luft einen ungehinderten Zu- und Durchgang habe. Der Wind aber kann auf verschiedene Weise zusammen und eingefangen werden, entweder durch ein Kegel- oder Schneckenrohr, oder durch hölzerne Flügel CV, EF, (Fig2, Taf.II.) welche vor dem Zimmer seyn, und den Wind in das Kästlein KN, welches im Zimmer ist, leiten müssen. Im Rücken SN des Kästleins ist eine offne Spalte, wobei man das Instrument OR wie in der Figur aufhängen, oder sonst fest anmachen soll, so dass der Wind alle Saiten desselben berühre und bewege. -- Nach starkem oder gelindem Winde wird sich ein verwunderlicher Ton und Hall in dem Gemach und Zimmer hören lassen, da die Saiten immer einen zitternden Ton von sich geben, bisweilen wie ein Vogelgesang, bald wie eine Wasserorgel, bald wie ein Pfeifenwerk, und andere fremde Töne mehr, da Niemand, der es hört und nicht sieht, wird wissen können, was dieses für ein Instrument sey. Benebens, wann alle Fenster des Gemachs werden zugeschlossen seyn, wird auch der geringste Ton und Hall sich nicht hören lassen; thut man aber nur eins auf, wird die Wundermusik sich alsobald wieder finden. -- Will man machen, dass ein solcher Wunderton

 

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auf eine einzige ab, und setzte das Instrument in die erforderliche Lage. Ich war nicht wenig verwundert, eine Menge verschiedner Töne zu hören, nicht selten solche, die mir durch keinen aliquoten

aus freier und hoher Luft herabkomme, und mit Bestürzung vernommen werde; so mache man einen fliegenden Drachen oder Fisch, dass auf beiden Seiten die gleichlautenden Saiten aufgezogen werden. Sobald man ihn in freier Luft hängt, und das Seil anzieht, werden immerdar die Saiten einen starken Laut von sich geben. Machte man dann anstatt des fleigenden Drachen einen fliegenden Engel, so würde das Werk noch verwunderlicher kommen, und man es fast für Zauberei halten"

K i r  c h e r ' s Angaben, wenigstens die erstern, sind der Wahrheit gemäss. Auch dem freien Winde ausgesetzt, tönt die Aeols-Harfe; nur, weil dann der Wind alle Saiten gleich stark trifft, mit weniger Abwechslung als am Fenster, wo der volle Wind nur eine Saite, die übrigen ein schwächerer Luftzug bewegt, oder als wenn sie an einem Baume so hängt, dass der Wind auf die Saiten mit ungleicher Stärke wirkt. In frei liegenden Zimmern ist, wenigstens bei windigem Wetter, K i r c h e r ' s Windlade überflüssig. Gewöhnlich macht man die Aeols-Harfe auch nur halb so breit, als nach K i r c h e r ' s Vorschrift, und spannt über den Resonanzboden nur 8 Darmsaiten, die verschieden gestimmt, minder harmonische, wild durch einander hallende Töne geben. d.H

 

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Theil der Saite erzeugt schienen, ja oft von der einzigen Saite Accorde von 2 oder 5 Tönen, und schon gab ich die Hoffnung auf, diese ausserordentliche und verwickelte Erscheinung aus den Grundsätzen aliquoter Theile erklären zu können. *)
Doch zeigte sich bei einer genauern Untersuchung, dass sie sich alle daraus leicht und natürlich ableiten liessen.

Doch ehe wir dieses Phänomen untersuchen, wollen wir die Wirkung eines Luftzugs, der auf eine gespannte elastische Saite stösst, betrachten. Der Theil des Zugs, der auf die Mitte der Saite trifft, bringt die ganze Saite aus ihrer geradlinigen Lage; da ber ein gewöhnlicher Luftstrom nicht in gleicher Stärke lange anhält, so wird der Luftzug in der Regel die Saite nicht in der gekrümmten Lage erhalten können, da sie denn, vermöge ihrer Elasticität, zurück schnellt, und in Schwingungen kömmt, wodurch die Luft in solche Pulsationen versetzt wird, als im Ohre den Ton der ganzen Saite hervorbringen. -- Ist dagegen der Luftstrom zu stark, als dass die gekrümmte Saite zurückschnellen könnte, so bleibt sie zwar in ihrer bauchigen Lage, gleich dem Takelwerke eines

*) Das heisst unstreitig, aus der Lehre von den verschiednen möglichen freien transversalen Schwingungen einer gespannten Saite, (der Ganzen, der Hälfte, ihres Drittels, und ihrer übrigen aliquoten Theile,) wobei Schwingungsknoten und die sogenannten harmonischen Töne entstehen. d.H.

 

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Schiffs bei heftigem Winde, und kann nicht mit ihrer ganzen Länge schwingen; dafür können aber aliquote Theile derselben in Schwingung kommen, und zwar aliquote Theile von verschiedner Länge, je nachdem der Luftzug stärker oder schwächer ist. Denn, indem die Geschwindigkeit des Luftstroms so zunimmt, dass er die Schwingungen der ganzen Saite hemmt, wirken die Lufttheilchen, welche gegen die Mitten der Hälften stossen, gerade so auf diese Hälften der Saite , als im Falle der sympathetischen oder mithallenden Töne. Die Schwingungszeit der HäIften ist nur halb so gross, als die der ganzen Saite, daher ein Luftstrom, ihre Schwingungen zu hindern, nicht mehr Macht hat, als er gegen die ganze Saite haben würde, wenn ihre Spannung viermahl grösser würde, *) weshalb sie, (bei etwas schwellendem und wieder nachlassendem Luftstrome,) ungeachtet die ganze Saite gespannt bleibt, stark genug in Schwingung kommen Können, um Pulsationen zu erregen, welche das Trommelfell

*) Bedeuten l , L die Längen, d,  D die Dicken, k,  K die Spannungen, und t , T die Schwingungszeiten zweier Saiten von einerlei Materie; so verhalten sich bei unendlich kleinen Schwingungen und daher bei gleicher Länge u. Dicke die Spannungen urngekehrt wie die Quadrate d. Schwingungszeiten,
d.H.

 

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des Ohrs afficiren. Dasselbe gilt von andern aliquoten Theilen der ganzen Saite.

Die Wirkung des Windes, wenn er über Getreidefelder hinfährt, kann dazu dienen, dieses zu erläutern. Ist der Wind so schnell, dass, ehe der gebogne Halm sich in die senkrechte Lage zurück biegt, ein zweiter Stoss kömmt; so scheint dieser immerfort gebogen zu bleiben. Nimmt aber der Wind in Geschwindigkeit der Stärke ab, so kann der Halm eine Schwingung vollenden, bevor er aufs neue gebogen wird, und so wird er beim Stosse des Windes sich vorwärts und zurück beugen.

Die Lufttheilchen, welche gegen die Saite an Stellen, die nicht in der Mitte aliquoter Theile Iiegen, stossen, unterbrechen und verhindern eins die Schwingung, welche das andere erzeugt, gerade wie im Falle der sympathetischen oder mithallenden Töne, und haben deshalb keine empfindbare Wirkung. Folgende Beobachtungen können dazu dienen, die Richtigkeit dieser Erklärung zu bestätigen.

Beobachtung 1.  Der Grundton der Saite war das grosse F, (the grave fifteenth to low f on the Violin) folgende Aeolische Töne wurden deutlich, und fast in derselben Ordnung, worin sie aufgeschrieben sind, gehört, die, wie man aus den darunter gesetzte Brüchen sehn mag, von lauter aliquoten

 

 

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schwingenden Theilen der Saite erzeugt werden. *)

Beobachtung 2.  Während die Saite einen dieser Töne von sich gab, hielt ich gegen die Stelle derselben, welche der Theorie gemäss für jenen Ton ein Schwingungsknoten seyn musste, irgend ein Hinderniss, und der äolische Ton wurde dadurch nicht gehemmt, indess er augenblicklich erlosch, wenn man das Hinderniss oder die Dämpfung an einen

*)

 

 

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einen andern Punkt der Saite anbrachte; ein offenbarer Beweis, dass beim Aeolstone in der That aIiquote Theile der Saite für sich in Schwingung sind.

Beobachtung 3.  Als ich umgekehrt an den Endpunkt eines aliquoten Theils der Saite einen sanften Druck anbrachte, erzeugte der Lufthauch gerade den äolischen Ton, den jener aliquote Theil angeben musste; und so liess es sich vorher bestimmen, welchen Aeolston man hören würde. Doch erfolgte der Ton nicht immer, da der Luftzug bald zu stark, bald zu schwach seyn mochte, um gerade diesen aliquoten Theil der Saite so stark in Schwingungen zu bringen, dass er tönte. Da aber der Druck an der angebrachten Stelle nothwendig einen Schwingungsknoten erzeugt; so kann wenigstens kein anderer Ton als der des bestimmten aIiquoten Theils, oder eines aliquoten Theils dieses aliquoten Theils erfolgen. *)

Beobachtung 4.  So wie der Windstoss zu- oder abnimmt, steigt oder fällt allmähIig der Aeolston, indem ein stärkerer Windstoss dieSchwingungen der längern aliquoten Theile hemmt. Dann prädominiren die Schwingungen der kürzern aliquoten Theile,

*) K i r c h e r erklärt in seiner Phonurgia, pag. 148, sich die Aeolstöne daraus, dass der Luftstrom auf einzelne Theile der Saite allein treffe; eine Theorie, welche diese Beobachtungen gänzlich widerlegen, da dann eine Dämpfung an den übrigen Theilen der Saite den Aeolston nicht stören könnte. d.H.

 

 

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und zwar immer kürzerer, so wie der Windstoss allmählig anwächst. Verändert sich dieStärke des Luftstosses plötzlich, so gehn auch die tiefern Töne nicht so stufenweise, sondern plötzlich in die höhern Töne kürzerer aliquoter Theile über.

Beobachtung 5.  Manchmahl hört man einen Accord von 2 oder 3 Aeolstönen zugleich. Dann hat der Lufthauch gerade eine solche Stärke, dass er zwei oder drei in Länge, (und mithin auch in ihrer Schwingungszeit,) nicht sehr verschiedne aliquote TheiIe zugleich in Schwingungen setzt, die sich dann nicht so stören und gegenseitig aufheben, als wenn die Länge der aliquoten Theile und ihre Schwingungszeit beträchtlich verschiedten sind. Sieht man die obige Folge äolischer Töne an, so nimmt man wahr, dass gerade nur aliquote Theile, die zunächst an einander grenzen, zusammen tönen, z. B. C und E, (1/6 und 1/7 der ganzen Saite;) F und A, (1/4 und 1/5;) A, C und E, (1/5, 1/6 und 1/7 der Saite.) -- Nie geben lange Saiten ihren Grundton und die Oktave desselben zugleich an, wovon der Grund unstreitig darin Iiegt, dass, ungeachtet beide in der Reihe der harmonischen Töne unmittelbar auf einander folgen, ihre Schwingungszeit doch so verschieden ist, dass ein Luftstrom, der die eine Schwingung bewirkt, nothwendig die andere hemmen muss. Ueberhaupt hört man nur bei den höhern aliquoten Theilen der Saite Accorde, und sie kommen desto häufiger vor, je höher der Ton ist,

 

 

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da diese aliquoten Theile minder von einander verschieden sind.

Beobachtung 6.  Oefters lassen sich zwar Aeolstöne hören, welche von keinem genauen aliquoten Theile der Saite herrühren; allein sie sind nur schnell vorübergehend, indem sie bis zum nächsten von einem genauen aliquoten Theile erzeugten Tone steigen oder sinken. Sie entstehn beim Uebergange aus einer Eintheilung der Saite zu einer andern, indem während desselben die schwingenden Theile der Saite sich allmählig verlängern oder verkürzen. Wenn so z.B. der Aeolston den Dritteln der Saite gehört, und der Luftstrom so sich ändert dass er die Oktave des Grundtons angiebt; so müssen die Schwingungsknoten allmählig auf der Saite fortrücken, wobei ein sehr allmähliges Sinken des Tons statt findet, bis er sich mit der Oktave des Grundtons endigt.

Beobachtung 7.  Nicht selten geben im Unisono gestimmte Saiten der Aeols-Harfe Missharmonien, (discords,) an. Auch dieses erklärt sich auf dieselbe Art, da durch aliquote Theile einer Saite unendlich viele Discorde entstehen können.

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