音の発生と開管・閉管の謎

他の楽器との比較

一見見た目が似ていて、同じシングルリードであるサックスは、 倍音がオクターブです。サックスも、ベルは開管、マウスピースは 閉管のはずなのに、どうしてでしょうか。

その答えは、管の太さがだんだん変わること（テーパ）にあります。
まず、一番目ような閉菅の楽器を考えます。次に、この管に少しだけテーパをつけてみます。 すると、左側の空気は右側より同じ長さあたりの量が少ないので、右側の影響をいままでより 強く受けるようになります。そのため、空気の振動が速く小さくなり、管の端よりも手前で 0になってしまいます。この場所では空気が振動しないのですが、空気が振動しないためには、 その両隣がちょうど鏡の状態になる必要があります。これは、机の上に置いた辞書を片方から押すと 滑っていきますが、両側から同じ力で押すと動かないのと同じです。そうすると、2番目の絵のように 閉じた管の先端でも空気が振動することになります。
テーパの角度を調整すると、この空気が振動しない場所は移動します。ですから、適当なテーパを つけると、3番目の絵のように、開管楽器と同じような振動を得ることができます。サックスは、 ベルに向かってある一定の角度で広がっていますが、この広がりが、まさに開管楽器と同じ振動を 得ることができるテーパになっているのです。
このテーパによる効果は、オーボエや金管楽器も基本的には一緒です。ですから、 これらの楽器は倍音がオクターブを基本にしているのです。

フルートは、クラリネットと同じでテーパがついていません。 テーパがついていないのに両端開管です。これは、歌口の方を見たらすぐ分かるのですが、 クラリネットのマウスピースと違って大気につながっています。 リードのように蓋をするものがありませんから、開管になるのは当然です。

では、横向きに開いている穴がどれほど効果を持っているのでしょうか。 これは、こんな実験で実感することができます。
五線譜のすぐ下にあるCを吹くのですが、まずはそのまま、次にベルをはずして、 さらに下管もはずして、その上右手で下の方をふたしてしまいます。それでも、 音はほとんど変わらないのです。というのも、外へ漏れる音のほとんどが、横に あいている穴から漏れているからに他ならないのです。