Allgemeine Definition Schall/Ultraschall/Infraschall
Schallwellen im Frequenzbereich von 16 (bzw. 20) Hertz (Hz) bis 20.000 Hertz (= 20 kHz) nimmt der Mensch über das Innenohr als “Hören” wahr. Hören kann als differenzierte Wahrnehmung von Lautstärke und Tonhöhe beschrieben werden. Bei konstantem Schalldruck (Lautstärke, messbar in Dezibel, dB) ist das menschliche Ohr im mittleren Frequenzbereich (2.000-5.000 Hz) am empfindlichsten. Die Frequenzbereiche darüber und darunter werden nur noch eingeschränkt wahrgenommen.
Als Ultraschall wird der Frequenzbereich oberhalb von 20 kHz bezeichnet, den das menschliche Ohr nicht mehr als “Hören” wahrnimmt. Einige Tierarten, (z.B. Fledermäuse) können mit Hilfe von Ultraschall-Signalen kommunizieren oder Beute orten.
Abbildung 1: Hörbereich des Menschen (verändert, aus SCHOLZ 2003)
Quelle: SCHOLZ, S. (2003)1
Als Infraschall werden Schallwellen bezeichnet, die so tief sind, dass sie vom menschlichen Ohr ebenfalls nicht mehr gehört werden können. Diese Luftdruckschwankungen werden dann als Pulsationen und Vibrationen mit einem zusätzlichen Druckgefühl auf den Ohren wahrgenommen. Dieser Bereich von sehr tiefen Frequenzen (in dem die Wahrnehmungskomponente Tonhöhe nicht mehr existiert) umfasst den Bereich von 0,001 bis 20 Hz. Bis 60 Hz nimmt die Wahrnehmung von Tonhöhe und Lautstärke langsam zu, ab 60 Hz findet der Übergang zur normalen Geräuschwahrnehmung statt. Dieser Übergangsbereich vom “Fühlen“ (keine Wahrnehmung von Tonhöhe) zum „Hören“ (Wahrnehmung von Lautstärke und Tonhöhen) ist dabei fließend. Allgemein werden Frequenzen bis 100 Hz als tieffrequenter Schall bezeichnet. Obwohl die Empfindlichkeit des Ohres zu tiefen Frequenzen hin stark abnimmt, können Luftdruckschwankungen bis zu einer Frequenz von etwa 1 Hz wahrgenommen werden. Je tiefer die Frequenz wird, umso höher muss jedoch der Schalldruckpegel (“Lautstärke”) werden, damit der Mensch eine Wahrnehmung erfährt (vgl. Abb. 1). So muss der Schalldruckpegel im Infraschallbereich bei 3 Hz bei 120 dB liegen, damit der Mensch etwas wahrnimmt. Im Vergleich dazu genügen bei 100 Hz 23 dB (vgl. Tabelle 1). Einige Tierarten (Elefanten, Tiger, Wale) können sich mit Hilfe von Infraschall verständigen.
| Frequenz | 3 Hz | 8 Hz | 10 Hz | 12,5 Hz | 16 Hz | 20 Hz |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hörschwelle | 120 dB | 103 dB | 95 dB | 87 dB | 79 dB | 71 dB |
Die Wellenlänge von Infraschall liegt zwischen 17 (bei 20 Hz) und 170 m (bei 2 Hz). Aufgrund dieser großen Wellenlänge hat Infraschall andere Eigenschaften als Hörschall. So ist die Ausbreitungsdämpfung durch Luftabsorption äußerst gering, durch Hindernisse wie Schutzwälle kaum möglich und auch die Schalldämmung durch Bauteile beträgt nur wenige dB. Natürliche Strukturen, wie Geländeform oder Vegetation, stellen ebenfalls keine Hindernisse dar. Die Schallpegelabnahme erfolgt daher fast ohne Energieverlust nur nach geometrischen Gesetzen und beträgt 6 dB pro Entfernungsverdoppelung.3 Die weltweit vermutlich erste Registrierung von Infraschall im Jahr 1883 erfolgte beim Ausbruch des indonesischen Vulkans Krakatau. Die dabei erzeugten Schallsignale waren so stark, dass sie mehr als sieben Mal um die Erde liefen.4
In der Natur treten diese niederfrequenten Schwingungen besonders in Bereichen mit großen Massenbewegungen auf. Hierzu zählen Windströmungen, Stürme, Unwetter, Gewitter, aktive Vulkane, Eruptionen und Erdbeben. Weitere Auslöser sind die Plattentektonik und Meeresbrandung. Immer, wenn Wind an einem Hindernis vorbei strömt, entstehen Geräusche und es kann zur Entstehung von Infraschall kommen. Der Großteil des natürlich entstehenden Infraschalls liegt im Bereich kleiner als ein Hertz (Erdbeben, Ozeanwellen, große Wasserfälle, Stürme). Windereignisse oder natürliche Schwankungen des Luftdruckes liegen im Bereich um 0,01 Hz.
Künstliche Infraschallquellen treten ebenfalls überall dort auf, wo große Massen in Bewegung sind. Verkehrsmittel (z.B. Flugzeuge, Bahn, Schiffe, Autos), chemische und nukleare Explosionen, maschinenbetriebene Nutzgeräte (Waschmaschinen, Pumpen, Heizungen usw.), Beschallungsanlagen und Bauwerke (Tunnel, Brücken, Hochhäuser) erzeugen tieffrequenten Schall. Allein das „Luft mit der Hand ins Gesicht wedeln“ lässt Infraschall tiefer Frequenzen entstehen.
Auch die am Mast vorbei streichenden Rotorblätter einer Windenergieanlage rufen Infraschall hervor.
Umblättern zu: Richtwerte und Messung von Infraschall
- SCHOLZ, S. (2003): Güte der visuellen und auditiven Geschwindigkeitsdiskriminierung in einer virtuellen Simulationsumgebung. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades im Fachbereich Sicherheitstechnik. Bergischen Universität Wuppertal. S. 117. [↩]
- DIN 45680 (März 1997): Messung und Bewertung 2 tieffrequenter Geräuschimmissonen in der Nachbarschaft. [↩]
- BORGMANN, R. (2005): Leitfaden “Nichtionisierende Strahlung” Infraschall. Fachverband für Strahlenschutz e.V. S. 2. [↩]
- Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR): Infraschall. http://www.bgr.bund.de/cln_116/nn_322860/DE/Themen/Seismologie/Infraschall/infraschall__node.html?__nnn=true. Stand: 09.06.2010. [↩]
