Warum liegt die Schallobergrenze bei 194 Dezibel?

Was ist das lauteste Geräusch in Ihrem Kopf? Manche Leute würden sagen, es sei der Klang einer Schiffspfeife, der Klang der Lautsprecher eines Tanzsaals oder der Klang von Feuerwerkskörpern zu Neujahr.

„Ich fürchte, die Böller an Silvester werden zu laut sein …“

Dies ist zwar ein lauteres Geräusch, als wir es in unserem täglichen Leben hören können, aber es liegt immer noch weit von der Schallgrenze entfernt.

Warum beträgt der Maximalwert des Schalls 194 Dezibel? Was passiert mit Schall, wenn seine Energiegrenze überschritten wird? Als nächstes werfen wir einen Blick auf die Entstehung und Ausbreitung von „Schall“ und seine Kraft.

Verstehen Sie „Klang“ wirklich?

Die Entstehung und Ausbreitung von Schall

Schall entsteht durch die Vibration von Objekten. Manche Schwingungen sind für uns deutlich wahrnehmbar, wie etwa das Anschlagen einer Saite, andere sind jedoch sehr schwach und schwer zu beobachten. Aber sobald die Vibration des Objekts aufhört, hört in jedem Fall auch der Ton auf.

Natürlich ist das menschliche Gehör von Natur aus nicht sehr stark ausgeprägt. Wir können nur Töne mit Frequenzen zwischen 20 und 20.000 Hz hören. Diese Frequenz bezieht sich auf die Anzahl der Vibrationen eines Objekts pro Sekunde. Unabhängig davon, wie schnell ein Objekt vibriert, benötigt Schall für seine Ausbreitung dennoch ein Medium, und die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist in verschiedenen Medien unterschiedlich.

Die Schallausbreitung wird auch vom Medium beeinflusst

Im Allgemeinen ist die Geschwindigkeit unruhiger Wellen in Festkörpern größer als in Flüssigkeiten und größer als in Gasen. In der Vakuumumgebung des Universums kann sich Schall jedoch nicht ausbreiten.

Daher sind die Signale, die Menschen im Universum empfangen, definitiv keine Geräusche. Mit anderen Worten: Das gesamte Universum ist tatsächlich still. Sogar die Explosion beim Tod eines Sterns ist ein stilles „Feuerwerk“.

Das weite und stille Universum

Glücklicherweise gibt es überall auf der Erde Luft, und Luft kann als Medium zur Schallübertragung dienen, sodass Menschen Geräusche hören können. Stellen Sie sich vor, Sie würden in einer völlig stillen Umgebung leben. Das muss sehr frustrierend sein. Darüber hinaus ist Ton auch für die Kommunikation wichtig.

Darüber hinaus weist ein Ton viele Eigenschaften auf, wie Lautstärke, Tonhöhe, Klangfarbe usw. Worüber wir heute sprechen, ist, dass der maximale Schallpegel 194 Dezibel beträgt, was sich tatsächlich auf die Lautstärke des Tons bezieht.

Die Lautstärke ist ein Maß dafür, wie laut ein Geräusch ist.

Die Lautstärke wird oft durch die Amplitude und die Entfernung zur Schallquelle bestimmt. Beispielsweise ist das Geräusch eines Ausbruchs, das Sie hören, wenn Sie neben einem Krater stehen, offensichtlich anders als das Geräusch, das Sie Dutzende Kilometer entfernt hören.

Warum gibt es also eine Obergrenze von 194 Dezibel für Schall? Was passiert, wenn der Ton diesen Grenzwert überschreitet?

Der Schall wird bei seiner Ausbreitung schwächer.

Die Obergrenze des Schalls liegt bei 194 Dezibel

Wir haben oben erwähnt, dass Schall für seine Ausbreitung auf ein Medium angewiesen ist, was bedeutet, dass er einen extremen Wert hat. Denn je stärker die Partikel in der Luft vibrieren, desto höher wird der Dezibelwert des Schalls sein, aber wenn er die Grenze von 194 Dezibel erreicht, explodiert die Energie und es entsteht ein „Vakuumzustand“.

Wie wir alle wissen, kann sich Schall im Vakuum nicht ausbreiten, daher ist dies die Obergrenze der Schallgeschwindigkeit.

Es scheint, dass es tatsächlich eine Obergrenze für den Klang gibt.

Wenn Sie es immer noch nicht verstehen, können Sie es auch aus der Perspektive der Luftkompression betrachten. Da sich Luft nicht unendlich komprimieren lässt, gibt es für die Dezibelzahl eine Obergrenze.

Allerdings ist zu beachten, dass sich die hier genannten 194 Dezibel auf den maximalen Schalldruck bei normalem Luftdruck beziehen. In anderen Umgebungen kann der Schall höhere Dezibel erreichen.

Der Standardluftdruck beträgt ungefähr 101,325 kPa

Viele Leute werden vielleicht sagen, dass wir, egal wie hoch die Obergrenze ist, wahrscheinlich noch nie ein so lautes Geräusch gehört haben. Tatsächlich ist es für uns normal, bei einem Geräusch von 194 Dezibel unter dem normalen atmosphärischen Druck der Erde neugierig zu sein, aber unsere Ohren können einen solchen Lärm nicht wirklich ertragen, denn wenn der Dezibelwert des Lärms über 150 liegt, führt dies zu Gehörschäden.

Wenn Sie also einen Ton mit 194 Dezibel hören möchten, sollten Sie taub sein, bevor Sie ihn hören.

Schall-Dezibel-Diagramm

Welche schrecklichen Dinge passieren also, wenn der Schall den Grenzwert von 194 Dezibel überschreitet?

Man erinnert sich zunächst an die klassische Szene aus „Kung Fu“. Als die Wirtin das Löwengebrüll-Kung-Fu vorführte, sahen wir den schrecklichen Klang. Wenn der Schall in der Luft die Energiegrenze überschreitet, ändert er sich von Schall zu Stoßwelle.

Diese Stoßwelle wird hauptsächlich durch Energie verursacht, die die Luft nach außen drückt. Beim Herausdrücken der Luft bildet sich in der Mitte ein Vakuum. Sobald die Schallgrenze 194 Dezibel überschreitet, tritt diese Stoßwelle auf und am Rand der Stoßwelle befindet sich bis zur Grenze komprimiertes Gas.

Stellen Sie sich vor, wenn Gas aus einem lockeren Zustand in eine dichte, „feste“ Form gepresst wird, werden Schallwellen zu einer Waffe und alles in ihrem Weg wird getroffen. Erwähnenswert ist, dass die Stoßwelle nicht nur so stark ist wie ein frisch geschärftes Messer, sondern dass durch die gewisse Kompression der Luft auch die Reibung zwischen den immer näher zusammenrückenden Molekülen stärker wird, was wiederum die Temperatur der Stoßwelle erhöht.

Konzeptkunst von Shockwave

Daher ist es sehr leicht, jemanden durch eine Druckwelle zu töten, die den Grenzwert überschreitet. Darüber hinaus bestimmt die Schalldruckwelle auch die Distanz beim Töten. Wenn die Entfernung groß ist, ist das keine große Sache. Bei geringer Distanz kann es passieren, dass die Person direkt „geschnitten“ und zerschmettert wird.

So erzeugte etwa die von den USA auf Japan abgeworfene Atombombe nach der Explosion eine gewaltige Schockwelle, die das Gebiet im Umkreis von mehreren Kilometern dem Erdboden gleichmachte.

Nagasaki, Japan, in Trümmern

Nach dem Vulkanausbruch in Indonesien im 19. Jahrhundert entstand der lauteste jemals von Menschen wahrgenommene Ton. Es sprengte nicht nur direkt eine nahegelegene Insel in die Luft, sondern der Knall war auch noch in über 160 Kilometern Entfernung zu hören, wobei die Lautstärke immer noch über 170 Dezibel betrug. Sie können sich vorstellen, wie furchtbar das war.

Berichten zufolge wurden viele Anwohner in der Nähe durch die starken Schallwellen verletzt. Die Verletzungen beschränkten sich nicht nur auf die Trommelfelle, auch die inneren Organe des Körpers wurden in unterschiedlichem Ausmaß geschädigt.

Konzeptbild des Ausbruchs des Vulkans Tambora in Indonesien

Darüber hinaus erzeugen Vulkanausbrüche auch Infraschallwellen. Obwohl diese Infraschallwelle mit einer Frequenz unter 20 Hz für den Menschen nicht hörbar ist, lässt sie sich nicht so leicht abschwächen und absorbieren, sodass sie die Erde mehrmals umrunden kann, genau wie ein hervorragender „Marathonläufer“.

Manche Leute sagen vielleicht, dass es gut sei, dass wir keinen Infraschall hören können, denn sonst würden wir uns zu Tode über den „schleifenden“ Infraschall ärgern.

Obwohl Infraschall nicht hörbar ist, können Infraschallwellen bestimmter Frequenzen mit menschlichen Organen in Resonanz treten und in schweren Fällen dennoch zum Tod führen.

Infraschall einer bestimmten Intensität stimuliert das menschliche Nervensystem

Unterschätzen Sie daher niemals die Kraft eines Vulkanausbruchs. Zusätzlich zur sichtbaren Vulkanasche gibt es Schallwellen, die nur aus der Nähe spürbar sind, und Infraschallwellen, die Sie aus mehreren Winkeln umgeben. Dies sind alles „unsichtbare Killer“.

So brach beispielsweise Anfang 2022 der Vulkan Tonga aus. Achteinhalb Stunden nach dem Ausbruch zeichnete das Kunming Infrasound Array, 10.151 Kilometer vom Ort des Vulkanausbruchs entfernt, extrem starke Infraschallsignale mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von etwa 321 Metern pro Sekunde auf.

Vulkanausbruch auf Tonga

Es ist erwähnenswert, dass es neben Naturkatastrophen oder von Menschen verursachten Explosionen, die laute Geräusche verursachen können, auch viele Tiere in der Natur gibt, die die Fähigkeit besitzen, „wie ein Löwe zu brüllen“.

Laute Tiere

Lassen Sie uns zunächst über ein Tier sprechen, das sehr klein, aber sehr laut ist, und das ist die Tiger-Knallkrebsart.

Aber verstehen Sie mich nicht falsch, dieser Typ macht mit seinem Mund keine Geräusche. Stattdessen schießt er mit seinen Krallen einen Wasserstrahl heraus, der eine Blase erzeugt. Wenn diese Blase platzt, kann sie eine Schockwelle von über 200 Dezibel erzeugen, die bestimmte Lebewesen im Umkreis von 2 Metern tötet.

Tiger-Knallkrebs mit eigenen „Kugeln“

Der zweite ist der Blauwal, der es liebt, im Meer zu singen. Manchmal können ihre Stimmen sogar 188 Dezibel erreichen. Wenn Sie sich zufällig in der Nähe eines Blauwals befinden, kann das Geräusch Sie direkt erschüttern.

Glücklicherweise singen Wale nur im Meer und wir, die wir an Land leben, sind nicht oft „ohrenbetäubenden“ Geräuschen ausgesetzt.

Der Laut eines Blauwals kann bis zu 1.600 Kilometer weit reichen

Schließlich gibt es noch die Zikaden, die jeden Sommer ununterbrochen in den Bäumen zirpen. Ich glaube, dass die Kindheitserinnerungen vieler Menschen an den Sommer vom Zirpen der Zikaden erfüllt sind.

Obwohl heute alle sagen, dass es sich um eine Erinnerung handelt, irritiert das schrille Zirpen der Zikaden die Menschen noch immer. Nach Beobachtungen von Wissenschaftlern kann das Geräusch von Zikaden manchmal mehr als 100 Dezibel erreichen, was nicht weniger intensiv ist als die Musik, die aus den Lautsprechern eines Karaoke-Fernsehers gespielt wird.

Männliche Zikaden erzeugen Geräusche über die Stimmorgane in ihrem Hinterleib.

Generell ist die Natur sehr vielseitig, da hier viele Lebewesen mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammenleben. Darüber hinaus scheinen alle durch eine Art „Barriere“ voneinander getrennt zu sein und stören sich im Allgemeinen nicht gegenseitig. Und es scheint, dass sogar das Universum sich dessen bewusst ist, sodass es den Weltraum in ein Vakuum verwandelt und uns dabei hilft, die lauten Geräusche der Sternaktivität zu blockieren.

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