Infraschall

Unter Infraschall versteht man Schall, dessen Frequenz unterhalb von etwa 16 Hz, jedoch oberhalb der vom Wetter verursachten Luftdruckschwankungen liegt. Das menschliche Ohr ist für Infraschall nahezu unempfindlich.

Tiere, wie etwa Elefanten, Giraffen und Blauwale (im Wasser haben Infraschallwellen eine besonders hohe Reichweite), können Schall in einem Teil dieses Frequenzspektrums wahrnehmen und nutzen diese Laute wahrscheinlich auch zur Kommunikation. Besonders Infraschallwellen sehr tiefer Frequenz breiten sich gut über große Entfernungen aus.

Inhaltsverzeichnis

Physische und psychische Wirkung

Auch wenn Menschen Infraschall kaum ohne Hilfsmittel hören können, ist er bei hohen Schalldrücken wahrnehmbar. Die Hörschwelle liegt allerdings sehr hoch und ist frequenzabhängig. Zusätzlich können insbesondere die tieffrequenten Vibrationen des Körpers bei hohen Schalldrücken gefühlt werden.

Eine schädigende Wirkung auf Gehör, Gleichgewichtsorgane, Lunge oder innere Organe konnte – obwohl oft behauptet – bislang in einschlägigen Experimenten unterhalb eines Schalldruckpegels von 170 dB nicht nachgewiesen werden.[1] Bei tieffrequenten Vibrationen, die zusammen mit Infraschall auftreten können, besteht bei längerer Einwirkzeit und sehr hohen Schwingbeschleunigungen, das heißt wenn die Amplitude der Schwingbeschleunigung die der Erdbeschleunigung übersteigt, die Möglichkeit vereinzelter Blutungen an inneren Organen.

Auch unterhalb dieser extrem hohen Pegel sind, wie bei jeder Schalleinwirkung, psychische Auswirkungen (insbesondere Abnahme der Konzentrationsfähigkeit oder erhöhte Blutdruckwerte) möglich.[2] Wegen der unterschiedlichen Lage der Hörschwelle bei verschiedenen Menschen kann ein für manche unhörbarer tiefer Ton anderen Personen laut erscheinen.

Dass Infraschall bei Menschen Ehrfurchtsgefühle oder Angst hervorruft, wird immer wieder berichtet.[3][4] Da er nicht bewusst wahrgenommen wird, kann er beim Menschen den diffusen Eindruck vermitteln, übernatürliche Ereignisse seien im Gange.

Infrasonic – Das 17-Hz-Infraschallexperiment

Am 31. Mai 2003 führte eine Gruppe von britischen Wissenschaftlern ein Massenexperiment durch, bei dem sie 700 Menschen mit Musik beschallten. Diese war mit einer 17-Hz-Sinusschwingung von 90 dB [5] angereichert, beschrieben als „am Rande des Hörbaren“, und von einem Hochleistungs-Subwoofer erzeugt. Der Subwoofer wurde in einer 7 Meter langen Kunststoffröhre, wie sie im Kanalisationsbau verwendet wird, so aufgestellt, dass er die Gesamtlänge der Röhre im Verhältnis 1:2 teilte. Das experimentelle Konzert (mit dem Titel Infrasonic), aufgeführt in der Londoner Konzerthalle Purcell Room, bestand aus zwei Aufführungen mit je vier Musikstücken. Je zwei der Musikstücke waren mit dem beschriebenen 17-Hz-Ton unterlegt. Um die Testresultate von den Musikstücken unabhängig zu machen, wurde der 17-Hz-Ton in der zweiten Aufführung gerade unter diejenigen zwei Stücke gelegt, die in der ersten Aufführung frei davon waren. Den Teilnehmern wurde nicht mitgeteilt, welche der Stücke den Ton enthielten. Wurde der Ton gespielt, berichtete eine signifikante Zahl von Befragten (22 %) Beklemmung, Unbehagen, extreme Traurigkeit, Reizbarkeit verbunden mit Übelkeit oder Furcht, ein „Kalt den Rücken runterlaufen“ und Druck auf der Brust. [6] [7] Als diese Ergebnisse der British Association for the Advancement of Science präsentiert wurden, sagte einer der verantwortlichen Wissenschaftler: „Diese Ergebnisse legen nahe, dass Klänge niedriger Frequenz bei Menschen ungewöhnliche Erfahrungen auslösen können, selbst wenn sie Infraschall nicht bewusst wahrzunehmen vermögen. Manche Wissenschaftler behaupten, ebendiese Geräusche kämen an vermeintlich spukenden Orten vor und vermittelten auf diese Weise seltsame Eindrücke, die die Leute dann Gespenstern zuschrieben – unsere Erkenntnisse stützen diese Erklärungen.“

Natürliche Infraschallquellen

Niederfrequente Wellen, die zum Beispiel bei Erdbeben, Vulkaneruptionen, Meteoritenfall, extremen Wetterlagen (Donner bei Gewittern) oder durch hohen Seegang entstehen, können sich in der Luft über große Entfernungen bis zu mehreren tausend Kilometern ausbreiten.

Infraschallereignisse im Zusammenhang mit Wettererscheinungen und Seegang werden Mikrobarome genannt.

Wind erzeugt Infraschall, wenn er böig oder verwirbelt ist.

Föhn

Der Fallwind in den Alpen, genannt Föhn, ist eine starke Infraschallquelle im Bereich von 0,01 bis 0,1 Hz. Nicht geklärt sind eventuelle Auswirkungen auf den Menschen. Siehe dazu: Föhnbeschwerden.

Künstliche Quellen

Einige Industrieanlagen können (permanent oder bei bestimmten Vorgängen) tieffrequente Geräusche erzeugen. Wenn sich diese langwelligen Schallwellen als Stehende Welle in einem geschlossenen Raum aufschaukeln oder wenn Gebäudebauteile (etwa eine weitgespannte Geschossdecke) in Resonanz geraten, kann dies wahrnehmbar sein und gelegentlich Probleme verursachen.

Ober- und unterirdische Explosionen sowie Raketenstarts erzeugen Infraschall, der über weite Entfernung zum Nachweis und zur Ortung (= Lokalisation) verwendet werden kann.

Der Knall von Flugzeugen, die über der Schallgeschwindigkeit (Schallmauer) fliegen, hat auch eine Infraschallkomponente.

Großstädte, insbesondere bei hoher und dichter Bebauung, entwickeln ein Infraschallfeld, welches sich weit ausbreitet und lokal durch stehende Wellen sehr intensiv sein kann. Viele Großstädte haben zahlreiche hochaufragende Gebäude mit Fassaden aus Stein und Glas. Nahezu alle modernen Bürogebäude sind mit leistungsstarken Klima- und Lüftungsanlagen ausgestattet. Dies kann in den Sommermonaten dazu führen, dass sich in weiten Bereichen der Stadt Infraschallfelder entwickeln, in denen sich die einzelnen Luftströme der Gebläse gegenseitig in sehr niederfrequente Resonanz bringen. Insbesondere in den ruhigen Nachtstunden ist die niederfrequente Schallkomponente von Großstädten über große Entfernungen zu hören, auch der Infraschallanteil trägt weit.

Die Orgelpfeifen eines echten, also nicht nur „akustisch“ realisierten, 64-Fuß-Registers erzeugen in der tiefsten Oktave (Subsubkontraoktave) Töne im Infraschallbereich. Bei einem voll ausgebauten 64-Fuß-Register – bisher sind weltweit zwei solche Register bekannt – hat der tiefste Ton, das Subsubkontra-C, eine Frequenz von 8,2 Hz.

Im Zusammenhang mit Windrädern wurde in den 1980er Jahren das Thema Infraschall diskutiert. Das damalige Bundesgesundheitsamt beauftragte langjährige Untersuchungen und kam zu dem Ergebnis, dass Infraschall unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle, also Schall unter 20 Hertz und einem Schalldruckpegel von weniger als 130 Dezibel, für den menschlichen Organismus keinerlei negative Auswirkungen hat. Nach Angaben des Bundesverband Windenergie erzeugen moderne Windkraftanlagen unabhängigen Messungen zufolge selbst im Nahbereich bei weitem nicht diese Infraschall-Werte; sie werden somit von diesem als harmlos bezeichnet.[8]


Nachweis und Messung

Das Auffinden der Geräuschquellen ist mitunter schwierig. Wenn Infraschallquellen hohe Schalldruckpegel erzeugen, sind häufig nichtlineare Effekte vorhanden, die Oberwellen erzeugen. Vielfache der Grundschwingungen liegen manchmal im Hörbereich und sind dann leichter zu orten (siehe auch "Schwingungsmoden").

Die Messung (also auch der Nachweis) erfolgt mit Drucksensoren. Diese unterscheiden sich von Barometern dadurch, dass sie schneller reagieren und geringste Luftdruckunterschiede registrieren. Von herkömmlichen Schalldruckmikrofonen unterscheiden sie sich durch ihre geringe untere Grenzfrequenz von 0,01 bis 0,1 Hz.

Die Infraschalluntersuchung der Atmosphäre und der Meere ist ein junges Forschungsgebiet, welches sich insbesondere durch die Möglichkeit, Atomwaffentests und Schiffsbewegungen aufzuspüren, entwickelt hat.

IMS-Überwachungsnetz

Im Rahmen der Überwachung des Kernwaffenteststopp-Vertrags (CTBT) sorgt ein weltweites, international betriebenes Netz von Infraschallstationen (IMS) dafür, dass keine nukleare Sprengung in der Erdatmosphäre, unter Wasser oder im Weltraum unentdeckt bleibt.

Die mit diesen Stationen gewonnenen Daten eröffnen ein neues Aufgaben- und Forschungsgebiet, dessen Schwerpunkt auf der Detektion, Lokalisierung und Identifizierung von Infraschallquellen liegt. Um aus den Daten genaue und zuverlässige Informationen über die Quelle zu erhalten, sind grundlegende Untersuchungen der Infraschallsignale und ihrer Ausbreitung in der durch Wind und Wetter sich ständig verändernden Atmosphäre unerlässlich.

Deutsche IMS-Stationen

Fest installierte Anlagen:

Für die Bundesrepublik ist die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) für den Betrieb von zwei dieser Infraschall-Messanlagen verantwortlich, die zu dem internationalen Überwachungsnetz gehören:

Die IS26 im Bayerischen Wald und IS27 in der Antarktis.

Im Bayerischen Wald, nahe der Grenze zu Österreich und zur Tschechischen Republik, ging im Oktober 1999 die erste Messanlage (IS26) mit insgesamt fünf Stationen in Betrieb, die alle technischen Spezifikationen einer Infraschallstation des weltweiten Überwachungsnetzes erfüllt. Bei der Auswahl des Standorts wurde berücksichtigt, dass sich in diesem Gebiet bereits die aus 25 Einzelstationen bestehende seismische Messanlage PS19 befindet, die zum internationalen seismischen Kontrollnetz gehört.

Mobile Anlagen:

Zusätzlich zu den fest installierten Infraschall-Messanlagen stehen vier mobile Infraschallstationen zur Verfügung, um an beliebigen Orten Infraschallmessungen durchführen zu können. Eine erste Bewährungsprobe bestanden diese Systeme im Mai 2002 bei einem Einsatz bei Blaubeuren, als es um die Klärung des Zusammenhangs zwischen Infraschall und dem Brummton-Phänomen ging.[9]

Literatur

  • Valentina N. Tabulevič: Microseismic and infrasound waves. Springer, Berlin 1992, ISBN 3-540-53293-5
  • W.Tempest: Infrasound and low frequency vibration. Acad. Press, London 1976, ISBN 0-12-685450-5
  • David Havelock, (et al.) Handbook of Signal Processing in Acoustics.Springer, New York 2009, ISBN 978-0-387-77698-9
  • Alexis Le Pichon, (et al.) Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies. Springer, 2009, ISBN 978-1-4020-9507-8

Einzelnachweise

  1. Jürgen Altmann: Acoustic Weapons. A Prospective Assessment. In: Science & Global Security. Band 9, 2001, S. 165–234
  2. http://www.bsafb.de/fileadmin/downloads/pa_9_9_2007/pa9_9_2007_biologische_wirkungen_von_tieffrequentem_schall_infraschall.pdf
  3. John D. Cody. Infrasound Borderland Science Research Foundation
  4. V. Tandy & T. Lawrence - 'The ghost in the machine', Journal of the Society for Psychical Research #62, pp.360–364. 1998. AND S. Angliss, GeNIA, C. O'Keeffe, R. Wiseman & R. Lord - 'Soundless music', in B. Arends & D. Thackara (eds), Experiments: Conversations in art and science, pp.139–71. The Wellcome Trust: London, 2003. Quote from R. Wiseman, „Quirkology - How We Discover the Big Truths in Small Things“, Basic Books, 2007
  5. Graph: Bei 17 Hz laute 90 dB, gemittelt über 60 Sekunden.
  6. Infrasonic concert, Purcell Room, London, 31 May, 2003, sponsored by the sciart Consortium with additional support by the National Physical Laboratory
  7. Sounds like terror in the air Sydney Morning Herald, September 9 2003.
  8. Bundesverband Windenergie (Hrsg.): Fakten zur Windenergie. 2010, abgerufen am 9. August 2011 (pdf, dort weitere Links / Belege).
  9. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe: Erzeugen Infraschallquellen den Brummton? Abgerufen am 19. Februar 2011.

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