Pfeifenorgel

Die Pfeifenorgel ist ein Blasinstrument, das man über Tasten spielt. Luft unter gleichbleibendem Druck füllt eine Windlade, und jede Taste öffnet ein Ventil, das sie in Pfeifen einlässt, die jeweils auf einen Ton gestimmt sind. Antike Autoren schreiben die erste Orgel, die Hydraulis oder Wasserorgel, Ktesibios zu, einem Ingenieur in Alexandria im 3. Jahrhundert v. Chr.

Was es ist

In einer Pfeifenorgel hat jeder Ton seine eigene Pfeife. Eine Pfeife gibt nur eine Tonhöhe, also braucht die Orgel mindestens eine Pfeife pro Taste, und die meisten haben mehrere solcher Reihen, Register genannt, jede mit eigener Klangfarbe. Das Instrument besteht aus vier Teilen: einer Windversorgung, die die Luft auf gleichbleibendem Druck hält, einer Windlade, die diese Luft unter den Füßen der Pfeifen bereithält, den Tasten mit den Ventilen, die sie öffnen, und den Pfeifen selbst.

Die älteste Form ist die Hydraulis, die Wasserorgel der griechischen und römischen Welt. Zwei Handpumpen drückten Luft in einen umgestülpten Trichter, der in einem Wasserkessel stand, und das Wasser hielt den Druck gleichmäßig. Über dem Kessel saßen die Windlade und eine Reihe Pfeifen, gespielt über eine Reihe Tasten. Spätere Orgeln ersetzten Pumpen und Wasser durch beschwerte Blasebälge und bekamen viel mehr Pfeifen, behielten aber dieselben vier Teile.

Wie es funktioniert

In der Hydraulis ist jede Pumpe ein Zylinder, dessen Kolben ein langer Hebel bewegt, wie bei der Druckpumpe, die demselben Ingenieur zugeschrieben wird. Ventile lassen die Luft nur in eine Richtung strömen, von den Zylindern in die Spitze des umgestülpten Trichters. Der Trichter ruht auf kleinen Klötzen, sodass seine Öffnung ein Stück über dem Boden des Kessels bleibt. Die eingepumpte Luft drängt das Wasser aus dem Trichter und lässt es im Kessel ringsum steigen, und das Gewicht dieses angehobenen Wassers drückt auf die Luft zurück. Zwischen zwei Pumpenstößen strömt das Wasser in den Trichter zurück und schiebt weiter Luft zu den Pfeifen, sodass der Druck kaum sinkt. Pumpt man zu viel Luft hinein, entweicht der Überschuss in Blasen unter dem Rand des Trichters.

Ein Rohr führt von der Spitze des Trichters hinauf zur Windlade. Oben in der Lade läuft unter dem Fuß jeder Pfeife ein dünner Schieber mit einem Loch in einer Nut. Ein Tastendruck schiebt ihn, bis das Loch unter der Pfeife liegt und der Wind hineinströmt. Lässt man die Taste los, schiebt eine Feder den Schieber zurück, und die Pfeife verstummt. Vitruv beschreibt Laden mit vier, sechs oder acht Kanälen, einen für jede Pfeifenreihe, jeder durch einen Registerzug zu öffnen oder zu schließen.

Spätere Orgeln holen ihren Wind aus Bälgen, die mit Gewichten belastet sind; diese drücken sie langsam nieder und legen den Druck fest. In der üblichen Schleiflade zieht jede Taste über ein Gestänge aus dünnen Holzleisten, die Abstrakten, ein Ventil herab und lässt Wind in eine Tonkanzelle, einen Kanal unter allen Pfeifen dieses Tons. Jedes Register hat seinen eigenen gelochten Schieber, die Schleife, die ein Registerzug bewegt. Eine Pfeife spricht nur, wenn das Ventil ihres Tons offen und die Schleife ihres Registers gezogen ist. Eine Feder schließt das Ventil, wenn die Taste zurückgeht.

Das Luftband aus dem Spalt trifft das Oberlabium und schlägt abwechselnd in die Pfeife hinein und aus ihr heraus.

Labialpfeifen arbeiten wie eine Blockflöte und haben keine beweglichen Teile. Der Wind tritt durch den Fuß ein und durch einen schmalen Spalt zwischen einer flachen Platte, dem Kern, und dem Unterlabium wieder aus. Das dünne Luftband quert den Aufschnitt und trifft das scharfe Oberlabium. Es schlägt in jedem Zyklus hinein und hinaus, gelenkt von den Druckwellen der Luftsäule darüber, und diese Säule bestimmt die Tonhöhe. Eine offene Pfeife ist etwa eine halbe Wellenlänge lang. Eine gedackte Pfeife, oben verschlossen, misst eine Viertelwellenlänge und klingt etwa eine Oktave tiefer als eine offene Pfeife gleicher Länge. Eine offene Pfeife von etwa 2,4 m, acht Fuß in der Sprache der Orgelbauer, gibt das große C zwei Oktaven unter dem mittleren C, bei etwa 65 Hz. Zungenpfeifen erzeugen den Ton anders, mit einer schwingenden Messingzunge.

Metallpfeifen werden meist aus Legierungen von Zinn und Blei gegossen. Mehr Zinn hellt den Klang auf, mehr Blei macht ihn dunkler. Holzpfeifen haben einen quadratischen Querschnitt und werden aus Brettern zusammengefügt.

So geht’s

Eine ganze Orgel kostet ausgebildete Orgelbauer Jahre an Arbeit. Ein kleines Modell zeigt die Hauptteile: einen hölzernen Windkasten, drei gedackte Holzpfeifen und einen Handblasebalg. Jede Pfeife klingt, wenn man einen Schieber hineinschiebt, wie bei der Hydraulis.

Drei gedackte Pfeifen auf einem Windkasten: Jeder Schieber öffnet eine Pfeife, und der Balg speist den Kasten von der Seite.

Bauen Sie den Kasten aus gehobelten Brettern, geleimt und verschraubt, etwa so groß wie ein Schuhkarton, und leimen Sie jede Fuge dicht, damit er die Luft hält. Bohren Sie in eine Seite ein Loch für die Düse eines Blasebalgs, dessen Einlassklappe funktioniert. In das obere Brett bohren Sie drei Löcher für die Pfeifenfüße. Unter jedem Loch fräsen oder stemmen Sie eine Nut quer durch das Brett und setzen einen dünnen Holzschieber mit einem Loch ein: Hineingeschoben bringt er sein Loch unter die Pfeife, herausgezogen verschließt er sie. Reiben Sie die Schieber mit Seife oder Graphit ein, damit sie leicht gleiten, ohne viel Luft zu verlieren.

Fertigen Sie jede Pfeife aus vier Leisten geradfaserigen Nadelholzes, zu einem quadratischen Rohr verleimt. Leimen Sie unten einen Klotz ein, hobeln Sie auf seiner Vorderseite eine ganz flache Abflachung, die den Spalt bildet, und schneiden Sie den Aufschnitt in die Vorderwand direkt über dem Klotz, mit scharf abgeschrägter Oberkante. Verschließen Sie oben mit einem Holzstopfen, der mit Leder oder Filz umwickelt ist und einen Griff zum Verschieben hat. Für die Länge teilen Sie die Schallgeschwindigkeit, etwa 343 m/s bei 20 °C, durch die vierfache Frequenz: Für das a mit 440 Hz ergibt das etwa 19,5 cm Luftsäule. Eine wirkliche Pfeife klingt tiefer als diese Rechnung, weil etwas Luft direkt vor dem Aufschnitt mit der Säule schwingt; die Luftsäule zwischen Aufschnitt und Stopfen muss deshalb am Ende kürzer sein. Für eine gedackte Pfeife zog der Orgelbauer Cavaillé-Coll etwa eine Pfeifenbreite ab. Machen Sie das Rohr trotzdem einige Zentimeter länger als die Rechnung, damit Platz für den Stopfen und Spielraum zum Stimmen bleibt, und stimmen Sie mit dem Stopfen: Hineinschieben verkürzt die Säule und hebt den Ton.

Bewegen Sie den Balg sanft und gleichmäßig, dann schieben Sie einen Schieber hinein. Wenn die Pfeife nur rauscht, ist der Spalt zu breit oder das Labium steht nicht in seiner Flucht: Richten Sie beides mit dünnen Kartonstreifen und feinem Nachschneiden. Springt sie auf einen viel höheren Ton, ist der Wind zu stark; pumpen Sie sanfter. Der Ton schwankt mit jedem Balgstoß, und deshalb nehmen richtige Orgeln ihren Wind aus Bälgen, die Gewichte niederdrücken.

Sicherheit. Spannen Sie das Holz zum Sägen, Stemmen und Schnitzen ein und führen Sie die Klinge immer von den Händen weg. Leim und feiner Schleifstaub reizen die Lunge: Arbeiten Sie in einem gelüfteten Raum mit Staubmaske. Alte Metallpfeifen dürfen Sie nie schneiden, schleifen oder löten, denn sie enthalten fast immer Blei, dessen Staub und Dämpfe giftig sind. Blasen Sie mit dem Balg statt mit dem Mund, besonders wenn mehrere Menschen die Pfeifen benutzen.

Geschichte und Entwicklung

Antike Autoren schreiben die Wasserorgel Ktesibios zu, einem Ingenieur in Alexandria. Keine seiner eigenen Schriften ist erhalten. Die moderne Forschung setzt ihn um 250 v. Chr. an, unter den ersten Ptolemäern, doch der griechische Schriftsteller Athenaios verlegte ihn unter einen späteren König, Ptolemaios VIII. Euergetes II., ins 2. Jahrhundert v. Chr. Im frühen 1. Jahrhundert v. Chr. ehrte Delphi Antipatros von Eleutherna, einen Hydraulisspieler, der dort zwei Tage lang aufgetreten war, mit einer Bronzestatue; je nach Edition wird das Dekret auf 94/93 oder 86 v. Chr. datiert. Vitruv im späten 1. Jahrhundert v. Chr. und Heron von Alexandria beschreiben Pumpen, Wasserkessel, Windlade und Schieber des Instruments.

Die ältesten Überreste einer Orgel stammen aus Dion in Nordgriechenland. 1992 legten Ausgräber unter der Leitung von Dimitrios Pandermalis dort den oberen Teil eines Instruments frei: eine Gruppe von Bronzepfeifen und die Metallplatte, auf der sie standen. Das Europäische Kulturzentrum Delphi, das zwischen 1995 und 1999 einen Nachbau anfertigen ließ, datiert den Fund ins 1. Jahrhundert v. Chr. Stefan Hagel, der ein Forschungsprojekt zu ihm leitet, datiert ihn eher ins 1. Jahrhundert n. Chr. und nimmt an, dass das Instrument von Bälgen statt von Wasser gespeist wurde.

In Aquincum, der römischen Stadt auf dem Gebiet von Budapest, hält eine Bronzetafel fest, dass Gaius Julius Viatorinus im Jahr 228 n. Chr. dem Kollegium der Textilhändler eine Orgel schenkte; das Kollegium diente zugleich als Feuerwehr der Stadt. Ihre Reste wurden 1931 im Keller unter dem Saal des Kollegiums gefunden, wohin sie gestürzt waren, als ein Brand das Gebäude zerstörte. Das kleine, tragbare Instrument hatte 52 Pfeifen in vier Reihen zu dreizehn. Das Aquincum-Museum vermerkt, dass die Fachleute weiterhin uneins sind, ob Wasser oder Luft den Wind regelte; der Organologe Jeremy Montagu hält einen mit einem Gewicht belasteten Balg für wahrscheinlich.

Im 13. Jahrhundert erscheinen kleine tragbare Orgeln: Eine Hand spielt, die andere betätigt den Balg.

In den folgenden Jahrhunderten verdrängten Bälge den Wasserregler. Die Fränkischen Reichsannalen berichten, dass der byzantinische Kaiser Konstantin V. im Jahr 757 dem Frankenkönig Pippin neben anderen Geschenken eine Orgel schickte. 1906 fanden Franziskaner bei Grabungen in ihrem Kloster neben der Geburtskirche in Bethlehem 221 Pfeifen einer Orgel des 12. Jahrhunderts, zusammen mit Glocken und anderem Kirchengerät. Nach Montagu waren Register und Klaviatur von Aquincum im 9. oder 10. Jahrhundert vergessen; damals spielte man jeden Ton, indem man einen Griff herauszog und wieder hineinschob. Im 13. Jahrhundert erscheinen kleine tragbare Orgeln, mit einer Hand gespielt, während die andere einen kleinen Balg betätigte. Die ersten Zungenregister setzt er ins späte 15. Jahrhundert.