Das Phänomen Schall
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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 und 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.

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Longitudonale Welle
Langsame Animation
Longitudonale Welle
Schnelle Animation

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.

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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. In einem Test kann die obere Hörgrenze getestet werden: Die Dateien spielen ein Sinus-Signal ab. Höre zunächst ein Signal mit der Frequenz von 440 Hertz, das dem Kammerton "a" einer Stimmgabel entspricht. Stelle die Lautstärke am Lautsprecher nicht zu laut, so dass ein angenehmer Ton entsteht.

Signal 440 Hertz

Höre nun die Signale aufwärts ab 1000 Hertz an. Sobald im oberen Bereich kein Piepsen mehr zu hören ist, wird die Hörgrenze erreicht.
 

Sinussignale - Frequenzen in Hertz

1000 6000 11000 16000
2000 7000 12000 17000
3000 8000 13000 18000
4000 9000 14000 19000
5000 10000 15000 20000


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.

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Sumpfohreule
Fledermaus

Ein besonders raffiniertes System zur Schallortung besitzen die Fledermäuse. Sie erzeugen im Kehlkopfbereich Ultraschall im Bereich zwischen 20000 und 200000 Hertz. Dieser wird über die Nasenlöcher oder über den Mund ausgesandt. Beim Auftreffen auf ein Tier oder eine Höhlenwand werden die hohen Schallwellen 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 etwa 10 bis 30 Laute aus und kann so Beutetiere bis zu 10 Meter Entfernung und einer Größe von 0,1 Millimeter wahrnehmen. Nach dem Prinzip der Echoortung funktioniert auch das Echolot eines Schiffes zur Tiefenmessung.

Die Verständigung über Töne ist im Tierreich weit verbreitet. Elefanten verständigen sich vorrangig mit Infraschall, den wir Menschen nicht mehr wahrnehmen können. Die sehr tiefen 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.


Copyright: Thomas Seilnacht