Поющая труба Рийке
В 1859 г. ученый П. Рийке впервые описал возникновение звука в трубе с установленной внутри трубы металлической сеткой при подводе к ней тепла. В своих опытах Рийке заменил водородное пламя Хиггинса на нагреваемую проволочную сетку. Он вставил в вертикальную трубу длиной около метра сетку, которая располагалась на расстоянии 20 см от нижнего конца трубы.
И труба Рийке «запела»!
Наиболее интенсивное звучание наблюдалось, когда нагретая сетка была расположена на расстоянии четверти длины трубы от нижнего конца. Если сетку сдвигать к верхней части трубки, то колебания ослабевали и гасли.
Как утверждал Рийке, колебания возникают потому, что проходящий сквозь трубу воздушный поток расширяется вблизи нагревателя и сжимается дальше за сеткой из-за охлаждения на стенках трубы.
Так появилась и вошла в историю «поющая» труба Рийке.
Как же «поет» труба Рийке?
Труба Рийке – это термоакустический резонатор, в котором тепло преобразуется в звук.
Она позволяет получать акустические волны большой амплитуды и заданной частоты.
Если прогреть сетку с помощью огня или электрическим током, то теплый, а потому легкий, воздух от этой сетки будет подниматься вверх по трубе, а холодный воздух начнет поступать извне в нижнюю часть трубы. В трубе возникнет тяга, и труба начнет звучать.
Если звучащую трубу разворачивали горизонтально, то звучание прекращалось. Если ее вновь ставили вертикально – звук появлялся вновь. Когда сетка начинала остывать, тяга в трубе уменьшалась, и громкость звука ослабевала. Ну, а чтобы «выключить» звук, надо было просто закрыть верхнее отверстие трубы.
Хотя если гнать поток воздуха через трубку, например, с помощью насоса, то трубка будет издавать звук и в горизонтальном положении. Совершенно безразлично, каким образом создается поток воздуха в трубе – будет это естественная конвекция или нагнетаемый поток.
Также безразлично, каким способом нагревать сетку в трубке. Это можно делать с помощью огня или нагревать сетку, пропуская по ней электрический ток.
Еще позднее было обнаружено интересное явление. Если сетку установить в верхней части трубки, и эту сетку охлаждать, а через трубку пропускать горячий воздух, то также возникает звук. Значит, для получения звука нужен просто перепад температур.
Физические опыты Рийке привели к появлению нового музыкального инструмента – огневого органа или иначе пирофона.