При лёгком касании середины струны палец подавляет колебания, которым необходимо движение этой точки, и почти не мешает колебаниям с неподвижным узлом посередине. Основной тон ослабевает, а обычно хорошо слышна вторая гармоника с частотой примерно вдвое выше. Возникает флажолет – лёгкий, звонкий звук на октаву выше открытой струны. Струну при этом не прижимают к грифу: она продолжает колебаться по всей длине, но в другом сочетании форм.
У струны есть несколько способов колебаться
Натянутая струна закреплена на двух концах. После щипка по ней распространяются волны, отражающиеся от опор. В результате устанавливаются формы колебаний, совместимые с неподвижностью концов. Самая простая форма имеет один широкий колеблющийся участок и наибольшее смещение примерно посередине. Ей соответствует основная частота, во многом определяющая привычную высоту звука открытой струны.
Но одновременно струна способна колебаться более сложным образом: двумя, тремя и большим числом участков. В идеальной модели их частоты являются целыми кратными основной. Такие составляющие называют гармониками. Обычный щипок возбуждает сразу несколько форм, а ухо слышит их совместный результат. Поэтому открытая гитарная струна звучит богаче чистого электронного тона одной частоты, даже когда мы называем её звук одной нотой.
Что такое узел стоячей волны
Узел – точка, которая в данной форме колебаний остаётся неподвижной или почти неподвижной. У основной формы узлы расположены на концах струны, а середина, напротив, движется сильно. У второй формы появляется дополнительный узел посередине. Две половины колеблются по разные стороны от него, причём их движения связаны между собой. Это не две независимые струны, случайно настроенные на одинаковую частоту.
У каждой более высокой формы свой набор узлов. Поэтому одна и та же точка может быть спокойной для одного колебания и активно двигаться для другого. Когда все формы складываются, реальное движение выглядит сложнее отдельной учебной схемы. Чтобы понять флажолет, полезно мысленно разделить этот общий результат на составляющие и посмотреть, какие из них требуют движения именно там, где касается палец.
Как палец отбирает колебания
Мягкое касание создаёт локальное препятствие и отводит энергию из движущегося участка. Основной форме нужен большой размах в середине, поэтому прикосновение быстро её ослабляет. Второй гармонике движение в этой точке почти не требуется: там находится узел. Она сохраняется значительно лучше. Получается своеобразный отбор уже возможных для струны колебаний, а не создание совершенно нового материала или дополнительного натяжения.
В идеальной симметричной модели касание середины подавляет нечётные гармоники, тогда как чётные имеют в этом месте узел. Поэтому флажолет не обязательно состоит только из одной второй гармоники. Более высокие составляющие тоже могут оставаться и влиять на тембр. Реальная сила каждой зависит от положения щипка, точности касания, свойств струны и того, как корпус инструмента передаёт её колебания воздуху.
Почему слышна именно октава
У идеальной струны при неизменных натяжении и массе единицы длины скорость распространения волны остаётся той же. Во второй форме на исходной длине помещается вдвое больше полуволн, чем в основной. Соответственно, частота оказывается вдвое выше. Если основной тон условно равен 110 герцам, сильная вторая гармоника будет около 220 герц. Такое отношение частот воспринимается как музыкальный интервал октавы.
Сильнее натягивать струну ради этого не требуется. Изменение натяжения тоже повышает звук, что удобно наблюдать на примере натянутой резинки, но механизм там иной. При флажолете меняется преимущественно состав звучащих колебаний: низкая основная составляющая подавляется, и заметнее становится более высокая. Это важно для понимания того, почему очень лёгкое прикосновение способно дать большой музыкальный эффект.
Чем касание отличается от прижатия
Когда струну прижимают к ладу, возникает новая достаточно жёсткая опора. Рабочая длина участка между этим ладом и подставкой становится короче, и меняется набор его собственных частот. При лёгком касании полноценной новой опоры обычно не возникает. Палец главным образом гасит нежелательные формы, а обе стороны точки касания продолжают участвовать в движении струны.
На гитаре середина открытой струны находится примерно над двенадцатым ладом. Если прижать струну к нему, тоже получится повышение примерно на октаву, но звук будет другим по тембру и составу. Расположение ладов и связь длины с частотой объясняются в статье о том, почему промежутки между ладами уменьшаются. Совпадение высоты двух звуков не означает совпадения способа их получения.
Почему иногда получается только глухой щелчок
Если палец сильно прижимает струну или касается слишком широкого участка, он забирает энергию и у нужных колебаний. При неточном положении узел второй гармоники не совпадает с местом препятствия. Тогда желаемый тон тоже быстро затухает. Поэтому приём требует лёгкого, локального касания, а не попытки крепче удержать струну в середине. После извлечения флажолета палец часто убирают, чтобы уменьшить дальнейшие потери.
Место щипка также важно. Если пытаться возбудить нужную форму в её собственном узле, сделать это эффективно трудно. Поэтому щипок выполняют в другом месте, обычно ближе к подставке. При этом слишком слабое возбуждение, шум соседних струн и особенности инструмента могут скрыть звонкий тон. Неудачный первый опыт не означает, что физический принцип работает только на дорогой гитаре или на одной специальной струне.
Можно ли получить другие флажолеты
Лёгкое касание в других подходящих точках выделяет иные группы гармоник. Например, точка около трети длины совпадает с узлом третьей гармоники. Но выбор не сводится к правилу «чем ближе палец к краю, тем выше любая нота». Нужны положения, согласованные с формами колебаний; случайное касание чаще просто глушит звук. Разные узлы одной гармоники могут позволять получить похожую высоту.
Реальная струна обладает жёсткостью, имеет конечную толщину и взаимодействует с опорами, поэтому её высокие частоты могут немного отклоняться от идеальных целых кратных. Флажолет также зависит от техники исполнения и акустики инструмента. Но основной ответ остаётся ясным: палец не заставляет всю струну колебаться быстрее напрямую. Он подавляет формы, движущие середину, и оставляет преимущество тем, у которых середина уже должна быть спокойной.
