Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvernig virka orgel?

Upprunalega hljóðaði spurningin svona:
Hvernig virka kirkjuorgel?

Í íslensku er orðið orgel bæði notað um hljóðfærið sem hefur pípur og gömlu fótstignu hljóðfærin. Erlendis er orðið orgel ekki notað um fótstignu hljóðfærin heldur eru þau nefnd harmóníum enda er virkni þeirra allt önnur. Í þessu svari er fyrst og fremst fjallað um pípuorgel en í lokin er stuttlega sagt frá harmóníum.

Þýska orðið orgel er dregið af gríska orðinu organon sem þýðir verkfæri. Orgel er elsta hljómborðshljóðfærið og upphaf þess má rekja til ársins 246 f.Kr. Ktesibios frá Alexandríu í Egyptalandi á heiðurinn af smíði fyrsta orgelsins en hann var uppfinningamaður og lagði stund á eðlisfræði. Hann nefndi hljóðfærið sitt „hydraulos“ eða vatns-aulos. Aulos var mjög algengt hljóðfæri á þessum tíma og má einna helst líkja því við óbó. Ktesibios notaði röð af slíkum pípum í hljóðfærið sitt, þær voru allar mismunandi langar og gáfu þar af leiðandi frá sér mismunandi háa tóna. Vatn var notað til þess að ná upp loftþrýstingi í hljóðfærið og þaðan kemur nafngiftin vatnsorgel.

Leifar vatnsorgels (hydraulos) frá 1. öld f.Kr. Varðveitt í Fornminjasafninu í Dion í Grikklandi.

Þó fátt sé vitað um fyrstu 150 árin í sögu orgelsins er þó óhætt að segja að þetta furðuverk sem Ktesibios fann upp hafi þróast í vinsælt hljóðfæri og á 1. öld f. Kr. voru meira að segja haldnar keppnir í Grikklandi þar sem menn reyndu með sér í orgelleik. Frá því að Ktesibios smíðaði sitt fyrsta orgel með einni pípuröð hefur að sjálfsögðu orðið mikil þróun. Um 950 var smíðað orgel í Péturskirkjuna í Winchester á Englandi sem hafði 10 pípuraðir með 40 tónum, það er 400 pípur. Til þess að leika á orgelið þurfti tvo organista og 70 menn til að þjóna hinum 26 belgjum sem tengdir voru við það. Fram að þessum tíma hafði orgelið nær eingöngu verið veraldlegt hljóðfæri og varð ekki viðurkennt sem kirkjulegt hljóðfæri fyrr en á 14. öld. Tímabilið frá 13. til 15. öld var mikið þróunarskeið í sögu orgelsins og komu þá fram ýmsar nýjungar. Á 16. öld náði orgelið ákveðnum hápunkti og er í dag í öllum grundvallaratriðum smíðað á sama máta og þá.

Pípur, belgur og hljómborð

Þýski tónlistarfræðingurinn Curt Sachs (1881-1959) skilgreinir orgel á eftirfarandi hátt „orgelið er lofthljóðfæri (blásturshljóðfæri) með röð eða raðir af eintóna flautum sem hver fyrir sig er stillt í ákveðna tónhæð. Loftið fá flauturnar (pípurnar) úr belg og er loftstreyminu stýrt inn í þær frá svokölluðu hljómborði.“ Þessi skilgreining telur upp þá þrjá meginþætti sem þarf til þess að hægt sé að nefna hljóðfærið orgel, það er pípur, belg og hljómborð.

Þó að hljóðfæri beri nafnið orgel segir það manni í raun ekki mjög mikið um hvað er verið að ræða. Við gerum að sjálfsögðu ráð fyrir því að það hafi pípur og hljómborð. En hvað skyldu þessar pípur vera margar og hljómborðin, eru þau fleiri en eitt? Hvernig lítur það út? Er það stórt eða lítið? Er það nútímalegt eða gamaldags?

Það sem segir okkur mest um hljóðfærið og hlýtur þar af leiðandi að vera fyrsta spurning sem vaknar er hversu margar raddir hljóðfærið hefur. Ein rödd í orgeli er röð af pípum sem hafa sama byggingarlag og gefa frá sér tóna með sama blæ. Hafi hljómborðið tónsvið frá stóru C upp að þrístrikuðu g´´´ er hér um 56 pípur að ræða. Raddafjöldi hljóðfærisins ræður síðan að nokkru leyti hvað hljómborðin verða mörg.

Mesta pípuorgel Evrópu er í St. Stephan-dómkirkjunni í Passau í Þýskalandi. Orgelið var smíðað á árunum 1924-28 og samanstendur af 17.774 pípum.

Pedali eða fótstig er sá hluti orgelsins sem organisti spilar á með fótunum og er ómissandi í stærri orgelum.

Mikilvæg stykki í hverju orgeli eru svokallaðar vindhlöður. Hvert orgel hefur yfirleitt nokkrar vindhlöður, allt eftir stærð hljóðfærisins og uppbyggingu þess. Í orgeli sem hefur tvö hljómborð og pedala er mjög algengt að vindhlöður séu þrjár, það er hvor sín vindhlaðan fyrir hljómborðin og ein fyrir pedalann. Vindhlaðan er nokkurs konar vinddreifingarstöð. Ofan á henni standa orgelpípurnar og til hennar liggja vindleiðslur frá mótor og belgjum svo og tengingar frá hljómborði og raddhnöppum (registrum). Þegar organisti fer fingrum um nótnaborðið opnar hann ventla sem staðsettir eru í vindhlöðunum og gerir það vindinum kleift að komast að pípunum. Pípurnar fá hins vegar ekki vind fyrr en organistinn hefur að minnsta kosti dregið út einn raddhnapp. Raddhnapparnir eru tengdir svokölluðum registursleðum sem virka eins og rennilokur og liggja ofan á vindhlöðunni. Eftir því sem fleiri raddhnappar eru dregnir út, margfaldast sá fjöldi pípa sem hljómar. Vindhlaðan gengur oft undir nafninu „hjarta orgelsins“.

Erfitt er að ímynda sér pípuorgel í dag án rafmagns, þó ekki sé nema bara til þess að drífa orgelmótorinn. Mótorinn (blásarinn) fyllir belgi orgelsins vindi, en fyrir tíma rafmagnsins sáu sérstakir belgtroðaðar um það verk. Gerðar hafa verið ýmsar tilraunir til þess að nýta rafmagn við orgelsmíðar og var fyrsta raftengda spilaborðið tekið í notkun 1867. Þá má geta þess að rafeindabúnaður ýmiskonar hefur rutt sér mjög til rúms og auðveldar hann organistanum alla „þjónustu“ við hljóðfærið.

Orgelið í Boardwalk Hall í Atlantaborg í Bandaríkjunum er stærsta pípuorgel í heimi, með yfir 33 þúsund pípur. Ekki eru þó allar pípurnar nothæfar. Hér má heyra og sjá þjóðsöng Bandaríkjanna leikinn á þetta orgel.

Stór þáttur í smíði á hverju orgeli er orgelhúsið sjálft. Það liggur við að orgelin séu jafn ólík í útliti eins og þau eru mörg. Orgel eru oftast sérsmíðuð fyrir hverja kirkju og reynir orgelsmiðurinn að taka tillit til aðstæðna á hverjum stað. Útlit hljóðfæranna er yfirleitt unnið í samráði við arkitekta kirknanna.

Orgelið er sannarlega stórbrotið hljóðfæri og ekki að ástæðulausu að það hafi fengið titilinn „drottning hljóðfæranna“. Ekkert hljóðfæri nær að töfra fram slík blæbrigði sem orgelið. Ekkert hljóðfæri getur spilað af slíkum krafti að yfirgnæfa má heila sinfóníuhljómsveit en jafnframt svo veikt að vart megi heyra. Ekkert hljóðfæri býður upp á jafn mikinn fjölbreytileika í útliti sem orgelið.

Í þessari grein er rétt tæpt á sögu orgelsins, smíði þess og þróun. Ef gera ætti þessu mikla hljóðfæri tæmandi skil dugar ekkert minna en ritverk þar sem blaðsíður skipta hundruðum.

Harmóníum

Harmóníum hljóðfærið gengur á Íslandi gjarnan undir nafninu orgel eða stofuorgel. Þetta hljóðfæri hefur bæði hljómborð og belg en tóngjafi þess eru málmfjaðrir og því ekki um eiginlegt orgel að ræða.

Harmóníum sem á íslensku er líka kallað orgel eru miklu minna hljóðfæri en pípuorgel. Þau henta bæði sem kirkjuhljóðfæri og til notkunar í heimahúsum. Hér má sjá harmóníum í All Saints-kirkjunni í Norfork í Bretlandi.

Til eru tvær megingerðir af harmóníum. Annars vegar eru það þrýstiloftshljóðfæri og hins vegar hljóðfæri sem virka á sog. Þrýstiloftshljóðfærið var fundið upp í kringum árið 1830 en amerískir framleiðendur fundu upp hljóðfærin sem virka á sog og fóru að fjöldaframleiða þau á árunum 1850-1860. Þau urðu mjög vinsæl og fóru evrópskir framleiðendur mjög fljótlega að framleiða þau einnig. Báðar þessar hljóðfæragerðir virka á sama máta, það er vindur leikur um tónfjaðrir af mismunandi lengdum. Fjaðrirnar byrja að sveiflast og við það myndast tónn. Mikill meirihluti af þeim hljóðfærum sem flutt hafa verið til Ísland eru þau sem virka á sog. Tónn þeirra er mun mildari og hentaði að öllum líkindum betur sem kirkjuhljóðfæri og til notkunar í heimahúsum. Einnig voru þau mun ódýrari í framleiðslu.

Myndir:

Útgáfudagur

30.4.2019

Spyrjandi

Styrmir Björn Gunnarsson

Höfundur

Tilvísun

Björgvin Tómasson. „Hvernig virka orgel?“ Vísindavefurinn, 30. apríl 2019. Sótt 20. nóvember 2019. http://visindavefur.is/svar.php?id=76818.

Björgvin Tómasson. (2019, 30. apríl). Hvernig virka orgel? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=76818

Björgvin Tómasson. „Hvernig virka orgel?“ Vísindavefurinn. 30. apr. 2019. Vefsíða. 20. nóv. 2019. <http://visindavefur.is/svar.php?id=76818>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Ingibjörg V. Kaldalóns

1968

Ingibjörg V. Kaldalóns er lektor í uppeldis- og menntunarfræði við Menntavísindasvið HÍ. Í rannsóknum sínum hefur Ingibjörg einkum beint sjónum að starfsháttum í grunnskólum, velfarnaði nemenda og kennara í skólastarfi og hvernig hagnýta megi rannsóknir jákvæðrar sálfræði í uppeldi og menntastarfi.