«Звучащие» молнии или катушка Тесла

Помню, как в одном фильме увидела сцену, где современная музыка звучала с завораживающими вспышками молний. Тогда это показалось фантастикой - красивой, но нереальной. Спустя время я узнала, что в основе этого зрелища лежит физика, а исполнителем была катушка Тесла.

Этот инструмент и сегодня остается диковинкой. И если терменвокс, изобретенный Львом Терменом, довольно прочно занял свое место в кино и музыке, создавая тревожные и космические звуковые мотивы, то катушка Тесла так и не вошла более полноценно в мир музыкального искусства, несмотря на то, что оба инструмента рождают звук из электричества.

Не углубляясь в физику, можно коротко описать, что любой звук, который мы слышим, является механической волной, распространяющейся в воздухе. Высота тона определяется частотой колебаний (количеством колебаний в секунду), а громкость их амплитудой. Классическим примером является нота «ля» первой октавы, соответствующая частоте 440 Гц.

Музыкальная катушка Тесла использует фундаментальный принцип: процесс, повторяющийся с нужной частотой и вызывающий колебания воздуха, создает некий звук. Вместо струн и мембран здесь работает управляемая молния. В основе процесса – создаваемые мощные электрические разряды в воздухе. Каждый такой разряд является мгновенным «микровзрывом», который стремительно нагревает и расширяет воздух, создавая ударную звуковую волну.  Выходное напряжение может достигать нескольких миллионов вольт, а электрические разряды в воздухе могут иметь длину в несколько метров. Этим катушки отличаются от терменвокса, на котором музыкант водит руками возле специальных антенн, изменяя параметры высокочастотного электромагнитного поля.

Современные музыкальные катушки Тесла представляют собой высокотехнологичные аппараты. Для создания мелодий используется MIDI-контроллер (клавиатура). Он преобразует MIDI-команды в последовательность импульсов, которые по оптоволоконному кабелю передаются на катушку, управляя ее включением и выключением с миллисекундной точностью. Одна нота за раз.

Тут можно провести параллель – в XIX веке существовал оркестр рогов (труб различной длины). Один «рог» мог извлекать лишь один звук, ширина и длина отвечала за высоту этой самой ноты. Так и в катушке Тесла, единовременно создать от двух нот и более на катушке просто невозможно. Поэтому для более яркого звучания чаще используют от двух и более катушек, а чтобы было больше похоже на полноценное музыкальное произведение, то включают «минус» через колонки.

Физика процесса «игры» на катушках напрямую влияет и на визуальный ряд, который, конечно же, может быть очень эффектным. Низкие ноты требуют редких включений механизма, поэтому разряд успевает «рассредоточиться», становясь разветвленным, будто подсвеченная корневая система дерева. Высокие ноты дают частые и мощные импульсы. Разряд становится плотным и более монолитным.

Однако сложность использования, большие габариты, работа с высоким напряжением и способность воспроизводить лишь одну ноту за раз, особые условия и специфичность звучания ограничили её применение в основном научными демонстрациями, в то время как терменвокс нашёл более широкое применение в искусстве. Впрочем, визуальный прототип наверняка многие из вас видели – это светящиеся шары, под прозрачными куполами которых сверкают молнии.