Die Wahrnehmung von Tönen und Geräuschen
wird durch ein Phänomen ausgelöst, das der Physiker als Schall
bezeichnet. Schallwellen sind Schwingungen,
die sich über die Luft, das Wasser oder in festen Gegenständen
ausbreiten können. Im luftleeren Raum ist dagegen keine Ausbreitung
möglich. Die Schwingungen werden durch die Frequenz
beschrieben. Ihre Maßeinheit ist 1 Hertz.
Sie gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an: 1 Hertz bedeutet eine
Schwingung pro Sekunde. Je höher die Frequenz, bzw. je größer
die Hertzzahl, umso höher erscheint uns der Ton.
In Gasen und Flüssigkeiten breitet
sich der Schall im Gegensatz zu den Transversalwellen des Lichts als Longitudonalwelle
aus. Diese schwingen in Richtung der Ausbreitung, während Transversalwellen
senkrecht dazu schwingen.
Der Hörbereich
eines jungen Menschen liegt zwischen 20 und 20000 Hertz. Im Alter nimmt
der Hörbereich des Menschen ab. Frequenzen unterhalb des Hörbereichs
liegen im Infraschallbreich, Töne oberhalb
im Ultraschallbereich.
Im folgenden Test kann die obere Hörgrenze
getestet werden. Sie benötigen dazu auf Ihrem Computer eine gute Soundkarte,
gute Lautsprecher und eine Software zum Abspielen von mp3-Dateien.
Anleitung: Die Dateien sind
als mp3-Dateien abgespeichert und spielen ein Sinus-Signal ab. Hören
Sie zunächst ein Signal mit der Frequenz von 440 Hertz, das dem Kammerton
"a" einer Stimmgabel entspricht. Stellen Sie die Lautstärke am Lautsprecher
nicht zu laut, so dass ein angenehmer Ton entsteht:
Je größer der Ausschlag der
Schwingung, bzw. je höher die Auslenkung der Amplitude ist, umso lauter
erscheint uns der Ton. Die Lautstärke eines Tones drückt sich
im Schallpegel (oder im Schalldruck) aus.
Sie wird in der Physik in der logarithmischen Einheit Dezibel
(dB), bzw. beim menschlichen Ohr als db(A) angegeben. Eine Zunahme um 10
dB(A) bedeutet, dass das Ohr die Lautstärke doppelt so laut empfindet.
Das Richtungshören
wird durch das Vorhandensein von zwei Ohren ermöglicht. Ein Geräusch
auf der rechten Körperseite kommt am rechten Ohr um eine kurze Zeiteinheit
eher an als am linken. Aufgrund dieses Unterschieds errechnet das Gehirn
die Richtung der ankommenden Schallwelle. Im Tierreich können die
Eulen die Richtung und auch die Distanz einer Schallquelle besonders gut
orten. Ihr Gesichtsschleier wirkt wie zwei Parabolantennen mit Schallverstärkung.
Außerdem sind ihre Ohröffnungen links und rechts in unterschiedlicher
Höhe angebracht. Eine vom Boden kommende Schallwelle erreicht daher
ein Ohr eher als das andere. Aufgrund der Differenz kann das Gehirn der
Eulen die Höhe oder die Tiefe der Schallquelle relativ genau orten.
Dies ist beim Fangen von Mäusen bei Dunkelheit von großer Bedeutung.
Eulen beherrschen das
Richtungshöhren besonders gut;
hier ist eine bei Tag
jagende Sumpfohreule zu sehen
Die Verständigung über Töne
ist im Tierreich weit verbreitet. Elefanten
verständigen sich vorrangig mit tiefen Tönen im Infraschallbereich,
die wir Menschen nicht wahrnehmen können. Die Infraschalltöne
können über viele Kilometer hinweg gesendet werden, so dass die
Elefantenherden wieder zusammen finden, selbst wenn einzelne Tiere einen
ganzen Tagesmarsch entfernt sind. Auch Vögel können mit ihren
Beinen Infraschall wahrnehmen. So hören sie beim Fliegen schon von
weitem, ob sich zum Beispiel eine Meeresküste nähert.
Ein besonders raffiniertes System zur
Schallortung besitzen die Fledermäuse. Sie erzeugen im Kehlkopfbereich
Ultraschalltöne im Bereich zwischen 20000 und 200000 Hertz. Diese
werden über die Nasenlöcher oder über den Mund ausgesandt.
Beim Auftreffen auf ein Objekt (Tier, Höhlenwand) wird der Schall
reflektiert und ein Echo gelangt zur Fledermaus zurück. Die Entfernung
wird durch die Laufzeiten des Schalls und durch die Intensität des
Echos berechnet. Eine Fledermaus stößt bei normalem Flug zwischen
10 und 30 Laute aus und kann so Beutetiere bis zu 10m Entfernung und einer
Größe von 0,1mm wahrnehmen. Nach dem Prinzip der Echoortung
funktioniert auch das Echolot eines Schiffes zur Tiefenmessung.
