Schall, Ultraschall und Infraschall – das sind die allseits bekannten Varianten von Schall. Sie unterscheiden sich in ihrer Frequenz und sind für das menschliche Gehör entweder wahrnehmbar oder nicht. Der Infraschall ist ein tieffrequenter Schall und liegt dementsprechend unterhalb unserer Hörschwelle, die bei ca. 16 Hz bis 20 Hertz (Hz) liegt. Erfahren Sie in diesem Beitrag, was Infraschall ist, wie er sich vom Ultraschall unterscheidet, wie er entsteht und wie man ihn messen bzw. wahrnehmen kann.
Infraschall: Was ist Schall?
Der Schall bezeichnet regelmässige und unregelmässige Schwingungen und Wellen, die über ein bestimmtes Medium übertragen werden und in einem gewissen Frequenzbereich liegen. Dieses Medium kann entweder fest, flüssig oder gasförmig sein und der Frequenzbereich innerhalb oder ausserhalb des Hörbereichs liegen.
Frequenz und Amplitude
Neben der Amplitude gehört die Frequenz zu den Grössen, die für den (nicht) wahrgenommenen Schall ausschlaggebend sind.
- Die Amplitude bezeichnet den Schalldruck, welcher wiederum für die Lautstärke verantwortlich ist. Ein Ton ist umso lauter, je stärker die Amplitude ausschlägt.
- Die Frequenz drückt die Wellenlänge und somit die Schallgeschwindigkeit aus. Sie steht für die Tonhöhe. Die kurze bzw. lange Wellenlänge bestimmt, ob der Ton hoch oder tief ist.
| Das bedeutet, dass hohe Frequenzen viele Schwingungen pro Sekunde haben und die Wellenlänge dementsprechend kurz ist. Tiefe Frequenzen haben wenige Schwingungen pro Sekunde und eine entsprechend lange Wellenlänge. |
Die Grafik veranschaulicht die Schwingungen der Frequenz und der Amplitude.
Infraschall: Wellenlänge
Infraschall ist anders als der für Menschen hörbare Luftschall und Körperschall, der von Abspielgeräten, dem Verkehr und Gesprächen ausgeht und durch Räume bzw. Wände dringt. Durch die verhältnismässig sehr grosse Wellenlänge kann er sich ungehindert von seiner Umgebung über Luft sowie Wasser ausbreiten und verliert hauptsächlich durch Entfernung an Intensität.
Gebäude oder andere grosse Bauten hindern ihn nicht an seiner Ausbreitung, auch gängige Gehörschutzmethoden dämpfen ihn nicht. Bei 1 Hz hat der Infraschall, der sich über Luft, Wasser oder Festkörper ausbreitet, eine Wellenlänge von 340 Metern.
Infraschall, Ultraschall: hören, spüren, messen
Das menschliche Gehör kann den Frequenzbereich von 20 Hz bis 20.000 Hz wahrnehmen. Da der Infraschall ein tieffrequenter Schall ist, liegt er unterhalb der Hörschwelle des Menschen. Die tiefen Frequenzen unter 20 Hz werden vom Menschen aber als Vibration bzw. pulsierend wahrgenommen.
Infraschall hören und wahrnehmen
Ausgehend von künstlichen Quellen wie dem Verkehr, Klimaanlagen oder Kühlschränken oder von natürlichen Quellen wie Erdbeben, Lawinen oder starken Böen kann der Schall mit Frequenzen im nicht hörbaren Bereich trotzdem wahrgenommen werden. In der Nähe von Gewerbegebieten oder von Windkraftanlagen wird der künstlich erzeugte Infraschall manchmal als störend empfunden.
Damit Menschen sehr tiefe Frequenzen wahrnehmen, muss der Schalldruckpegel entsprechend hoch sein. Der Schalldruckpegel im Infraschallbereich von 3Hz muss bei 120 dB liegen, dass wir etwas hören – bei 100 Hz genügen beispielsweise schon 23 dB, um etwas zu hören. Häufig muss die restliche Umgebung sehr ruhig sein, um das tiefe Brummen wahrzunehmen.
Die folgende Grafik veranschaulicht die jeweiligen Spektren. Die Hörschwelle für den Infraschall entspricht hier den 100 Hz bzw. 23 dB.
- Natürliche Quellen geben meist sehr tieffrequenten Infraschall ab. Dieser liegt in der Regel unter 2 Hz, der entsprechende Schalldruckpegel beträgt zwischen 70 und 95 dB.
- Die künstlichen bzw. technischen Quellen stossen Infraschall aus, der einen höheren Frequenzbereich und einen höheren Schalldruckpegel hat. Die Wahrnehmung kann zur Belastung werden, denn bei 2 Hz bis 20 Hz liegt der Schalldruckpegel häufig bei 100 dB bis 130 dB.
| Es gilt: bei Schallpegeln von 120 dB – darunter fällt also auch der technische Infraschall-Bereich – entstehen bereits nach kurzer Wirkungszeit Beeinträchtigungen des Wohlbefindens. |
Die Schwingungen werden als Luftdruckschwankungen bzw. als Druckveränderung im Mittelohr gefühlt, auch die Vibration im Körper ist spürbar. Betroffene klagen, dass der Kopf brummt, der Schlaf beeinträchtigt wird und die Konzentration leidet.
Die Wirkung von Infraschall auf die Gesundheit ist Gegenstand von mehreren Untersuchungen und Erhebungen, unter anderem auch von den Wissenschaftlichen Diensten des Deutschen Bundestags. Zu den Erkenntnissen, die bereits gewonnen wurden, gehört das Ergebnis, dass er Einfluss auf die Kraft des Herzmuskels nimmt.
Infraschall erzeugen: Welche Tiere kommunizieren im Infraschall?
Verschiedene Tierarten setzen tieffrequenten Schall zur Kommunikation und Orientierung ein. Elefanten kommunizieren beispielsweise nicht nur über das bekannte und für uns hörbare Tröten, sondern auch im 20 Hz Infraschallbereich, der aufgrund der Wellenlänge in kürzester Zeit mehrere Kilometer überbrückt.
Der Infraschall, den Wale aussenden, ist für andere Meeresriesen durch das Wasser über hunderte Kilometer weit wahrnehmbar. Der Grund für die besonders schnelle und weite Ausbreitung im Wasser ist die grössere Dichte von Wasser. Der von Menschen erzeugte tieffrequente Schall (auch Schiffe erzeugen ihn) wird als einer der Gründe für das Massensterben von Meeresbewohnern verstanden bzw. erforscht.
Infraschall: Gerät zur Messung
Die Frequenzen von etwa 5 bis 10 Hz können gemessen werden, wenn deren Schallpegel grösser als 20 dB beträgt. Dafür reicht das gängige Equipment mit Mikrofonen und Drucksensoren. Sollte die Quelle weniger starke Wellen aussenden, dann sind diese gängigen Messgeräte nicht sensibel genug. Gemessen werden kann Infraschall mit Mikrobarometern, die schnelle Druckveränderungen wahrnehmen und dafür konzipiert sind, Atomwaffentests zu registrieren.
Ultraschall wahrnehmen: über dem Gehörspektrum
Im Gegensatz zum Infraschall liegt der Ultraschall über dem für das menschliche Gehör wahrnehmbaren Frequenzbereich. Ultraschallwellen mit 20.000 Hz oder mehr sind aber ebenfalls spürbar. Auch diese Wellen können Unbehagen bzw. Kopfschmerzen oder Schwindel auslösen.
| Zielgerichtete Ultraschallwellen werden in der Medizin eingesetzt, die Sonografie liefert Bildmaterial auf Basis der gemessenen Wellen. Auch die Ultraschallreinigung findet häufig Anwendung. |
Die Ausbreitung von Ultraschall unterscheidet sich massgeblich, denn die Luft dämpft die Wellen weit mehr, als dies beim Infraschall mit seinen riesigen Wellenlängen der Fall ist. In Flüssigkeiten breitet sich Ultraschall hingegen beinahe ungehindert aus.
Infraschall: kein Teil der Raumakustik
Der tieffrequente Schall lässt sich mit den Massnahmen der Bauakustik bzw. Raumakustik nicht dämmen bzw. dämpfen. Die Wellenlänge sorgt dafür, dass sich Infraschall auch von Felsen und sehr massiven Gebäuden kaum aufhalten lässt.
Diverse Möglichkeiten der Schalldämmung und Schallabsorption, die dem Zweck dienen, die Reflexion von Schall im Raum zu verhindern und somit für eine bessere Akustik im Wohnbereich zu sorgen, sind für den für menschliche Ohren hörbaren Schall konzipiert.
Infraschall: Gegenstand von Untersuchungen
Infraschall, auf natürliche oder künstliche Art erzeugt, ist für Menschen kaum bis gar nicht hörbar, aber unter Umständen spürbar. Deshalb ist der Schall unterhalb der Hörschwelle kein Thema, das im Bereich der Raumakustik Platz findet, sondern Gegenstand von Untersuchungen zu gesundheitlichen Auswirkungen und Folgen für die Tierwelt.
Bildquellen: © Fokussiert – stock.adobe.com, © Craig Lambert Photo – stock.adobe.com
