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Physik im Alltag und Naturphänomene

Aeolus-Orgel – das Raunen des Windes

Aeolsflöte-1Wenn ich diese Brücke überquere höre ich häufig, einen feinen auf- und abschwellenden tiefen Ton wie auf einem Alphorn geblasen. Er ist so rein, dass er aus dem Einerlei des akustischen Hintergrunds deutlich hervorsticht. Lange war mir der Ton ein Rätsel. Mir ging dabei allerlei dummes Zeug durch den Kopf. Als ich schließlich feststellte, dass der Ton vom Wind abhängig war, fand ich die Ursache in Form eines beschädigten Rohrpfosten im Brückengeländer. Wie man an dem vergrößerten Ausschnitt (Abbildung unten) gut erkennen kann, enthält dieser einen deutlich erkennbaren Riss. Er ist für den Wind so etwas wie das Mundstück, das Rohr eine Flöte. Indem der Wind das Rohr tangential umspielt, wird wie beim Blasen auf einem Schlüssel eine Schwingung der Luftsäule im Rohr angeregt.

Kein Geringerer als Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1798) hat natürliche „Musikinstrumente“ dieser Art in Anlehnung an die Aeolsharfe Aeolus-Orgel genannt und auch gleich einige alltägliche Beispiele genannt, auf die man nicht sofort kommt, die einem aber sofort einleuchten, wenn man darauf hingewiesen wird:
AeolsflöteZum Beschluß merke ich noch an, daß diese natürliche Aeolus-Harfe also angenehmer klingen muß, als die Musik der noch natürlicheren Aeolus-Orgeln, womit uns zuweilen bey einem Regenwindchen unsere schlecht verwahrten Fenster und Thüren unterhalten. Jedoch erinnere ich mich in einem Gartenhause, wo die Ritzen in Fenstern und Thüren, durch die Stäbe verschlossener Sommerläden gar mannigfaltig angeblasen wurden, auch angenehme Töne gehört zu haben. Es waren gewöhnlich Oktaven, Quinten und zuweilen Septimen. Was aber das Vergnügen hierbey gar sehr verminderte war die beständige Arbeit der Vernunft von diesen Empfindungen die stark assoziirten Ideen von schlechter Beschaffenheit des Hauses, Zahnweh, Schnupfen und rauher Witterung zu trennen, welcher aller Mühe unerachtet, nicht immer gelingen wollte.“
Dass Lichtenberg diese Naturtöne geliebt hat, bringt er an anderer Stelle zum Ausdruck: „Die Vorstellung von einer Folge harmonischer Töne, die ohne bestimmte Melodie sanft anschwellend, nach und nach wieder wie in die Ferne hinsterben, gleich der Bewegungen einer erquickenden Frühlingsluft, hat, ob ich gleich nie etwas von der Art gehört haben, doch immer viel reitzendes für meine Phantasie gehabt.“ (Georg Christoph Lichtenberg: Vermischte Schriften).

Wie kommt es zu diesen natürlichen Orgeltönen? Die auf das Rohr auftreffende Luft teilt sich in zwei beschleunigte Ströme, die sich hinter dem Rohr wieder treffen. Durch die Beschleunigung der Luft entsteht in der Strömung ein Unterdruck relativ zum äußern Luftdruck, der auch im Rohr herrscht. Um diesen Unterdruck auszugleichen, strömt aus dem Rohr Luft durch den Riss. Dadurch wird im Rohr seinerseits ein Unterdruck erzeugt, der eine rücktreibende Kraft aufbaut, die schließlich dazu führt, dass von außern Luft in das Rohr eintritt, was wiederum zu einem Überduck im Rohr führt und so weiter in schneller Folge. Das ist nichts anderes als eine schwingende Luftsäule im Rohr. Und wenn diese im hörbaren Bereich liegt, macht sie sich als Ton bemerkbar. Die Tonhöhe hängt  vor allem von der Rohrlänge ab. Unten im geschlossenen Ende des Rohrs entsteht ein Schwingungsknoten. Da das Rohr oben wie unten geschlossen ist, stellt sich an beiden Rohrenden ein Schwingungsknoten ein. Im Rohr hätte dann eine halbe Wellenlänge des zu hörenden (Grund-) Tones Platz. Sie betrüge ca. 75 cm, die ganze Welle wäre demnach 2 x 0,75 m = 1,50 m lang. Da die Tonhöhe (Frequenz) gleich dem Quotienten aus Schallgeschwindigkeit (in Luft: 340 m/s) und Wellenlänge ist, ergäbe sich eine Tonhöhe von 226 Hz, also ein tiefer Ton. Wenn ich mir den Ton mit einem Tongenerator erzeuge, habe ich den Eindruck, dass er in etwa dem Ton entspricht, den ich beim Überqueren der Brücke hörte. Die Rechnung kann natürlich nur eine grobe Abschätzung sein.

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Diskussionen

2 Gedanken zu “Aeolus-Orgel – das Raunen des Windes

  1. Wieder einmal wunderbar erklärt!

    Danke lieber Joachim!👍

    Ich wünsche Dir noch eine angenehme Woche!😉

    LG Babsi

    Verfasst von kunstschaffende | 11. Juli 2016, 13:17
    • Schön, dass es für dich verständlich war, obwohl ich ja einiges über Schwingungsphysik bemühen musste. Ich habe ja auch noch Leser mit physikalischem Hintergrund zufrieden zu stellen. Die wollen es dann schon etwa genauer wissen. Danke auch für die lieben Wünsche, die ich hiermit ganz herzlich erwidere, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 11. Juli 2016, 19:04

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