Zinātnieki rekonstruē Brīvības zvana skaņu, izmantojot modeļu analīzi pēc replikas

Tendela Briefing · 15 Oct 2026 · 21:00 UTC

Attēls: Ars Technica · Avots

Pensilvānijas Valsts universitātes pētnieki analizēja 20. gadsimta pilna izmēra Brīvības zvana kopiju, lai novērtētu sākotnējās akustiskās īpašības, atklājot modālos frekvences un izgaismojot vēsturisko skanējumu pirms slavenā zvana neatgriezeniskā plaisāšanas.

Brīvības zvans, slavens ar savu vēsturisko simboliku un slaveno plaisu, nav skanējis aptuveni 180 gadus. Neskatoties uz to, pētnieki jau sen ir izrādījuši interesi par to, kāds sākotnēji bija zvana skanējums, kad tas tika sitiens. Nesenā zinātniskā pasākumā, kas sakrita ar Amerikas Savienoto Valstu 250. gadadienas svinībām, Pensilvānijas Valsts universitātes komanda veica modālo analīzi 20. gadsimta pilna mēroga Brīvības zvana replikai, kas atrodas Penn State Behrend kampa pusē, lai izpētītu tā akustiskās īpašības.

Oriģinālais Brīvības zvans ieguva savu infāmī plaisu kaut kad no 1817. līdz 1846. gadam, kas padarīja to klusējošu pēc mēģinājuma to skanēt 1846. gadā, kura laikā plaisa ievērojami paplašinājās, faktiski pabeidzot tā funkcionālo lietošanu. Vēsturiskie dati apstiprina, ka tas plaisāja īsi pēc ierašanās Filadelfijā 1752. gadā, izraisot divas pālkaltuves operācijas, ko veica vietējie kalēji Džons Pass un Džons Stovs, lai atjaunotu tā toņu un integritāti. Otrā pālkaltuve bija pietiekami sekmīga, lai zvanu izmantotu nozīmīgiem sabiedriskiem mērķiem līdz pēc Neatkarības kara laikam.

Iepriekšējie pētījumi norādīja, ka zvana sastāvs radīja ārkārtīgi trauslu metālu sakausējumu, kas veicināja plaisu veidošanos un padarīja to jutīgu pret bojājumiem laika gaitā. Parasti bronzas zvani rada skaņu, balstoties uz to formu un materiālu īpašībām, kas ietekmē vibrācijas režīmus un noskaņojumu.

Pensilvānijas Valsts izpētes komanda — Šons Koljers, Džons Jangs un Arons Stērns — izmantoja precīzus instrumentus, piemēram, paātrinājuma mērītājus un spēka mērus, lai fiksētu, kā viņu zvana replika vibrē, ja to piesit. Šis eksperiments ļāva precīzi izmērīt zvana dabiskās frekvences, moduļu formas un enerģijas zuduma faktorus. Viņu atklājumi noteica galvenās modālās frekvences: dunošs patsigs 174 Hz, pamatfrekvence 323 Hz, tierce 381 Hz, kvints 510 Hz un nominālfrekvence 623 Hz. Šīs frekvences tuvu atbilda ideālizētām noskaņojuma attiecībām, kas raksturīgas Rietumu baznīcas zvaniem, kurus muzikāli bieži uztver kā mazās trijskanā un kas ir pazīstamas ar drūmu toni.

Tā kā dažādas metālu liešanas metodes un materiālu sastāvi ietekmē enerģijas zudumu un skaņas kvalitāti, komanda norādīja, ka bronzas sakausējums un liešanas procesi atšķīrās starp 18. gadsimta oriģinālu un 20. gadsimta repliku. Tāpēc, lai gan mērītie zudumu faktori atradās tipiskā diapazonā, tieša šo vērtību pārnešana uz oriģinālo zvanu ietvēra zināmu nenoteiktību.

Šis pētījums paplašina vēsturisko izpratni, apvienojot fizikas un akustikas zinātnes, lai aptuveni atjaunotu skaņu, kas ilgi ir zudusi vēsturē — Brīvības zvana rezonējošo skaņu pirms tā slavenās plaisas, kas beidza tā skanēšanu. Pētījums tika prezentēts Akustikas biedrības sanāksmē un publicēts žurnālā Physics Today 2026. gadā, sniedzot vērtīgus kvantitatīvus datus šīs valsts simbolikas mantojumam.