Легенда о происхождении и современная наука
История церковных колоколов овеяна легендами, согласно которым их создание было подсказано ангелами. Сегодня же рождение колокола — это сложный инженерный процесс, основанный на точных математических расчётах. Если небольшие колокола можно донастроить после отливки, то массивные, весом в десятки тонн, должны обрести идеальное звучание сразу. О тонкостях этого искусства рассказывает Борис Николаевич Нюнин, главный инженер, чьи колокола звучат в Храме Христа Спасителя, Троице-Сергиевой лавре и Сретенском монастыре.
Предание связывает появление первых церковных колоколов с епископом Павлином Милостивым из итальянского города Нола. После нашествия вандалов многие его прихожане оказались в плену. Однажды к нему обратилась мать пленника с просьбой о выкупе, но средств не было. Епископ предложил себя в обмен на юношу и стал садовником при дворе. Узнав, кого он принял на службу, правитель отпустил Павлина, пообещав исполнить любое его желание. Епископ попросил свободы для всех пленников своей провинции.
В то время христиане созывались на молитву звуками кифар. Однажды во сне Павлину явились ангелы с предметами, напоминавшими по форме цветы и издававшими божественное звучание. Проснувшись, епископ велел изготовить такие колокольчики, которые позже стали называть кампанами.
Искусство, рождённое из точных наук
– Современные колокола поражают глубиной и богатством звучания, – говорит доктор технических наук Борис Нюнин. Созданное им «Общество древнерусской музыкальной культуры» отлило колокола для Сретенского монастыря, а сам инженер был удостоен Государственной премии за работу над колоколами Троице-Сергиевой лавры.
– Всё начинается с математического моделирования профиля будущего колокола и желаемого звукового спектра, – объясняет специалист. – На основе расчётов создаётся конструкторская документация и модельная оснастка. Затем следует этап отливки. После создания формы и самого колокола проводится акустический контроль. Если звучание не соответствует заданному, с помощью математики определяются зоны внутри колокола, которые необходимо проточить на станке для достижения идеального результата.
Испытание масштабом: колокола для Храма Христа Спасителя
– Известно, что вы отлили 30-тонный колокол для Храма Христа Спасителя…
– Перед началом работы мы тщательно изучили акустику, – продолжает Борис Николаевич. – Мы проанализировали сохранившийся 51-пудовый колокол в Лавре, определили интервалы его звучания. Изучили нотные записи знаменитого звонаря Константина Сараджева, зафиксировавшего колокольные звоны всех московских храмов. В итоге был выбран минорный звукоряд.
Всего мы отлили колокола весом 30, 16 и 8 тонн. Это была грандиозная задача. До этого наш опыт ограничивался трёхтонными колоколами, а здесь требовалось на порядок больше. Многому пришлось учиться с нуля. Технологию отливки тяжёлых колоколов разрабатывал начальник литейного цеха Михаил Машин, а наша команда отвечала за «голос». С малыми колоколами мы работаем методом подстройки, а здесь нужно было попасть в ноту сразу, с первой отливки. Это потребовало фундаментальных исследований: как количество олова, время остывания, температура заливки металла и сотни других параметров влияют на конечный звук. Спектр звучания — это интегральный результат всех этапов, и нам нужно было с ювелирной точностью предугадать каждый из них на этапе чертежа.
Тайны восприятия: как слышит человек
– Какие этапы создания были пройдены при возрождении 72-тонного Царя-колокола, Первенца и Благовестника, в Свято-Троицкой Сергиевой Лавре?
– Мы начали с изучения исторических документов и нотных записей, например, сделанных композитором Ипполитовым-Ивановым, – рассказывает Нюнин. – Но обнаружили несоответствие: ноты, которые он слышал и записал для тяжёлых колоколов, с точки зрения физики не могли быть основными. Мы поняли, что дело в субъективности человеческого слуха. Мы разработали методику, чтобы понять, как человек воспринимает звук массивного колокола. Пригласили звонарей с абсолютным слухом, в том числе из Большого театра и Троице-Сергиевой лавры, ездили в Ростов. Слушали колокола и параллельно записывали звук на аппаратуру. Анализ показал: чувствительность человеческого уха неравномерна. Мы плохо слышим очень высокие и очень низкие частоты, но отлично воспринимаем средние (500–2000 Гц). Тяжёлые колокола издают низкочастотный звук, поэтому человек правильно определяет октаву, а конкретную ноту «достраивает» по шкале, соответствующей максимальной чувствительности своего уха. Только после этих исследований мы смогли приступить к созданию лаврских колоколов.
Колокольня как часть инструмента
– По какому принципу распределяют колокола на колокольне?
– Колокольня, как и любой объём, имеет свои акустические свойства, – поясняет инженер. – Если оркестр не согласован с залом, его не будет слышно. То же самое с колоколами. Мы «вписывали» их в объём колокольни, определяли резонансные частоты, решали, нужно ли менять её форму, где именно должен висеть каждый колокол. Мы создавали единый музыкальный инструмент, где колокольня и колокол — его нераздельные части.
Неожиданное открытие: крест в колебаниях
– Какие необычные открытия были сделаны в процессе работы над колоколами?
– При ударе языка о стенку колокола возникает деформация, порождающая звуковые волны, – делится Борис Николаевич. – Амплитуда этих волн определяет тон, громкость и тембр. Мы оснастили колокол датчиками и с помощью механической руки наносили удары, записывая колебания корпуса. Результат нас потряс: картина деформаций на экране образовывала чёткий крест. Наши литейщики, хотя и были крещёными, не всегда носили нательные крестики. Увидев это, на следующий день все пришли на работу с крестами.
Кстати, на звоннице храма Воскресения Христова и Новомучеников и исповедников Церкви Русской сегодня можно услышать самый старый из сохранившихся колоколов Сретенского монастыря.
С Борисом Нюниным беседовал Петр Бердыко
Не пропустите новые материалы - подписывайтесь на наш канал.
Сайт / ВКонтакте / Инстаграмм / Ютуб / Фейсбук / Телеграмм
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Колокола: от математической модели до звука.