Augäpfel 19 Hz, Herz 5 Hz ... Stellen Sie die Resonanzfrequenz richtig ein, und Infraschall wird Menschen unsichtbar verletzen

Der Mensch lebt nicht nur in einer farbenfrohen Welt, seine Umgebung ist auch voller unterschiedlicher Geräusche. Nur wenn es Geräusche gibt, können wir dem melodischen Gesang der Vögel lauschen und die bewegende Musik genießen. Und was noch wichtiger ist: Informationen können durch Ton übermittelt werden.

Darüber hinaus setzte die Vermieterin in Stephen Chows Film „Kung Fu“ sogar das furchterregende Löwengebrüll-Kung-Fu ein, um das eindringende Duo der Qin-Dämonenkiller abzuwehren. Nach dem Ansehen des Films stellt sich die Frage: Welcher Klang hat eine so gewaltige Zerstörungskraft?

Die für das menschliche Ohr wahrnehmbare Frequenz von Schallwellen liegt zwischen 20 und 20.000 Hz. Schallwellen über 20.000 Hz, die für das menschliche Ohr unhörbar sind, sind Ultraschallwellen; und Schallwellen unter 20 Hz gehören zur Kategorie Infraschall. Dieser Klassifizierungsstandard ähnelt dem des sichtbaren Lichts in elektromagnetische Wellen, die beide auf der Grundlage subjektiver Standards der menschlichen Wahrnehmung unterteilt werden. Von allen Schallwellen ist diejenige, die – ähnlich wie das Brüllen eines Löwen – das größte Potenzial hat, Menschen zu verletzen, zweifellos der Protagonist dieses Artikels: Infraschall.

—— Eigenschaften von Infraschall ——

Schall wird durch die Vibration eines Objekts erzeugt und durch ein Medium übertragen. Es handelt sich um eine typische mechanische Welle. Das Wesentliche seiner Ausbreitung ist die Übertragung mechanischer Energie im Medium.

Aus der Frequenzdefinition von Infraschall lässt sich unschwer erkennen, dass seine Wellenlänge um mehrere Größenordnungen höher ist als die von Ultraschall und Hörschall. Aufgrund dieser Eigenschaften wird Infraschall von Medien wie Wasser und Luft nicht so leicht absorbiert und kann auch an bestimmten großen Hindernissen gebeugt werden. Natürlich lässt es sich nicht leicht dämpfen (die Rate des Energieabfalls ist umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Frequenz). In der Akustik sind die beiden wichtigen Eigenschaften von Schallwellen die Frequenz (Hz) und die Intensität (dB), und die Dämpfungsrate von Infraschall ist sehr gering. Beispielsweise beträgt die Dämpfungsrate einer 10-Hz-Schallwelle nur 0,011 dB/km (in einer Luftumgebung von 30 Grad Celsius und 10 % Luftfeuchtigkeit).

In der Natur sind viele geografische und geologische Phänomene typische Quellen von Infraschall, wie etwa Erdbeben, Vulkanausbrüche, Tsunamis, Meteoriteneinschläge, Schlammlawinen usw., und die mit diesen Ereignissen einhergehenden Infraschallwellen können oft aufgezeichnet werden.

Obwohl Menschen Infraschall nicht hören können, können einige Tiere ihn in der biologischen Welt nicht nur spüren, sondern auch sinnvoll nutzen. Diese Funktion ist bei größeren Tieren wie Elefanten, Giraffen und Walen besonders ausgeprägt. Aufgrund des größeren Ohrabstands, der durch die breite Schädelgröße bedingt ist, kann ihr Hörbereich im Allgemeinen bis zum Infraschallfrequenzband reichen.

—— Infraschall und der menschliche Körper ——

In zahlreichen literarischen und künstlerischen Werken wird beschrieben, dass Infraschall „Menschen tötet“, was eine Manifestation des Resonanzphänomens ist. Die inhärenten Schwingungsfrequenzen vieler Organe des menschlichen Körpers liegen im Infraschallfrequenzbereich, beispielsweise im Kopf bei 8–12 Hz, bei den Augäpfeln bei 19 Hz, beim Herzen bei 5 Hz, im Brustraum bei 4–6 Hz, im Bauchraum bei 6–9 Hz und im Beckenraum bei 6 Hz. Wenn sich ein lebender Organismus in einer Infraschallumgebung befindet und der Schalldruck eine bestimmte Intensität erreicht, tritt eine Resonanzreaktion auf, wenn seine Aktionsfrequenz mit der Eigenfrequenz der Gewebe und Organe des Organismus übereinstimmt. Zu diesem Zeitpunkt ist die durch die Infraschallwellen erzeugte Stimulation am stärksten.

Wenn Sie vor einem 19-Hz-Lautsprecher stehen, können Sie den Ton nicht hören, selbst wenn Sie die Lautstärke auf 100 dB erhöhen. Da 19 Hz jedoch die Resonanzfrequenz des menschlichen Auges ist, werden Sie feststellen, dass Ihre Augäpfel zittern und Ihre Sicht unscharf wird. Bei Schallwellen von 5 Hz und 177 dB kommt es jedoch zu Atembeschwerden und Symptomen wie Übelkeit und Erbrechen. Zudem werden Herz und Lunge geschädigt.

Unter den Wirkungsmechanismen von Infraschall auf den menschlichen Körper ist die physikalische Resonanz zweifellos der wichtigste Faktor. Entgegen unserer allgemeinen Auffassung kann Infraschall jedoch auch biochemische Schäden verursachen, beispielsweise eine Schädigung der Gewebestruktur und eine Beeinträchtigung der normalen Stoffwechsel- und Sekretionsfunktionen der Zellen.

Der blutorange Himmel und die grotesk verzerrten Linien im berühmten Gemälde „Der Schrei“ verdeutlichen deutlich die innere Depression und Angst der Figur. In den letzten Jahren haben einige Wissenschaftler historisches Material überprüft und sind zu dem Schluss gekommen, dass es sich tatsächlich um ein Werk mit einem starken realistischen Element handelt. Der blutorange Himmel ist keine Illusion im Kopf des Autors Munch, sondern ein Nebenprodukt des Ausbruchs des Vulkans Krakatau in Indonesien. Die enormen Mengen an Rauch und Staub stiegen direkt in die Stratosphäre auf und verteilten sich beinahe über den gesamten Globus. Der blutige Sonnenuntergang damals war an vielen Orten in Europa deutlich zu sehen. Die vom Vulkan erzeugten Infraschallwellen umkreisten die Erde drei- oder viermal, bevor sie verschwanden. Glücklicherweise war Munch Zehntausende Kilometer von Indonesien entfernt. Wäre er den Infraschallwellen aus nächster Nähe begegnet, wäre der Schmerz der Figuren auf dem Ölgemälde zu einer realen Szene geworden.

——Sind Infraschallwaffen machbar?——

In der Natur können Infraschallwellen mit extrem hoher Intensität dem menschlichen Körper schaden. Bei der Herstellung von Waffen können sie außerdem die Vorteile einer starken Durchschlagskraft, einer hohen Verdeckung und einer großen effektiven Reichweite bieten.

Infraschallwaffen werden im Allgemeinen auf Grundlage der Konstruktionstheorie in zwei Kategorien unterteilt: Infraschallwaffen vom Organtyp und Infraschallwaffen vom neuronalen Typ.
Bei ersteren werden Infraschallwellen mit einer Frequenz verwendet, die der der menschlichen Organe nahe kommt. Dadurch werden die Organe stark in Resonanz versetzt, was zu Muskelkrämpfen, Organschäden und sogar zum Tod führen kann. Die Arbeitsfrequenz des letzteren stimmt mit dem menschlichen Nervensystem überein, was den Geisteszustand der Zielperson beeinträchtigen und ihre Aufmerksamkeit zumindest ablenken oder im schlimmsten Fall zu Bewusstlosigkeit, Schock und Ohnmacht führen kann.

Doch warum wurde diese wundersame Tötungswaffe bisher nicht im tatsächlichen Kampf eingesetzt? Es sollte gesagt werden, dass Infraschallwaffen theoretisch kein Problem darstellen, die Wirkung jedoch möglicherweise nicht optimal ist. Es kann tatsächlich Schutzpanzerungen durchdringen, sogar massive Stahlbetongebäude. Allerdings kann sich Infraschall, wie oben definiert, sehr weit ausbreiten. Das bedeutet, dass er bei der Übertragung von Energie auf Objekte sehr ineffizient ist und es schwierig ist, über große Entfernungen eine schmale Strahlbreite aufrechtzuerhalten. Betrachtet man sowohl die Kosten für die Eingangsleistung als auch den Realisierungseffekt, ist die Kosteneffizienz von Infraschallwaffen zweifellos gering und es ist schwierig, sie in großem Maßstab in tatsächlichen Kampfhandlungen einzusetzen.

Im Militär werden Infraschallwellen im Allgemeinen zur Überwachung nuklearer Explosionen und zur Artillerieortung eingesetzt. Die Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen der Vereinten Nationen (CTBTO) hat ein weltweites Netzwerk von Infraschallüberwachungsstationen eingerichtet, die Frequenzen von 0,01 bis 20 Hz abdecken, um Atomtests in verschiedenen Ländern zu überwachen. Das Institut für Akustik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat sich außerdem mit einer Reihe von Institutionen zusammengeschlossen, um in China ein weitverzweigtes Array-Netzwerk zur Überwachung von atmosphärischem Infraschall aufzubauen.

Bereits im Zweiten Weltkrieg tauchte der Prototyp der modernen Infraschall-Ortungstechnologie auf. Befindet sich die Artilleriestellung des Feindes in einem versteckten Tal oder Bunker, ist es schwierig, sie mit Radar oder sogar laserbasierten Erkennungstechnologien auf Basis elektromagnetischer Wellen zu erkennen. Die von der Mündung beim Abfeuern erzeugten Infraschallwellen bleiben jedoch nicht unbemerkt und der Abschussort kann nach einer Analyse ermittelt werden.

—— Wo Infraschall nützlich ist ——

Infraschall wird häufig zur Erdbebenprävention und Katastrophenvorsorge eingesetzt. Beispielsweise hat es in den beiden typischen Szenarien Erdbeben und Vulkanausbrüche eine unersetzliche indikative und prädiktive Bedeutung.

Infraschall und Erdbeben. Es besteht eine starke Korrelation zwischen atmosphärischem Infraschall und Erdbebenphänomenen. Nicht nur Erdbeben lösen Infraschall aus, sondern es können auch vor Erdbeben Infraschallanomalien auftreten. Die Forscher verwendeten ein Breitband-Sensor-Array, um ein großflächiges Verteilungsnetzwerk zu bilden, und beobachteten und analysierten die Wellenform und das Spektrum des Infraschallsignals. Sie fanden heraus, dass es eng mit Erdbebenereignissen zusammenhängt und normalerweise in einer oder mehreren Gruppen intermittierender Muster auftritt, wobei die Frequenz hauptsächlich zwischen 0,001 Hz und 0,02 Hz liegt.

Allerdings kann die bei einem Erdbeben freigesetzte Energie nur dann extrem groß sein und über einen sehr großen Strahlungsbereich verfügen, wenn sie ausreicht, um Infraschallwellen mit abnormalen Signaleigenschaften zu erzeugen. Darüber hinaus gibt es aufgrund von Faktoren wie der geologischen Struktur und dem Entstehungsmechanismus bei jedem Erdbeben individuelle Unterschiede. Infraschallwellen reichen noch nicht aus, um als präzise konventionelle Vorhersagemethode zu dienen. Die Überwachung von Infraschallwellen ist jedoch zweifellos von praktischer Bedeutung für die Erdbebenanalyse, insbesondere bei großen Erdbeben. Es handelt sich um eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung von Folgeschäden durch Nachbeben.

Der Beitrag von Infraschall zur seismischen Erkundung geht weit über die oben genannten Methoden hinaus. Untersuchungen der American Geophysical Union (AGU) zeigen beispielsweise, dass durch Erdbeben erzeugter Infraschall Störungen der gesamten Elektronenmasse in der atmosphärischen Ionosphäre verursachen kann. Das Modell passt gut zu seismischen Ereignissen und zeigt die entsprechende Beziehung zwischen beiden.

Infraschall und Vulkanausbrüche. Generell gilt: Je heftiger der Vulkanausbruch, desto größer ist die Amplitude der abnormalen Infraschallwellen vor dem Erdbeben. Durch die Überwachung seismischer Wellen (Infraschallwellen) und der Dauer von Erdbeben kann die innere Struktur des Vulkans bis zu einem gewissen Grad bestimmt und der Zeitpunkt eines Vulkanausbruchs vorhergesagt werden. Im Jahr 2010 konnten mithilfe einer Reihe von Infraschallsensoren 57 Ausbrüche des Ätna in Italien erfolgreich vorhergesagt werden. Auch die Nanyang Technological University in Singapur hat Infraschall-Arrays vernetzt, um ungewöhnliche vulkanische Aktivitäten in Südostasien zu überwachen.

Infraschalltechnologie spielt nicht nur eine unersetzliche Rolle bei der Erdbebenprävention und Katastrophenminderung, sondern kommt auch häufig in der wissenschaftlichen Forschung und Industrie zum Einsatz, von der Erforschung und Analyse der Lithosphäre, Ozeanosphäre und sogar der Atmosphäre bis hin zur Erkennung und Positionierung von Öl- und Gaspipelines, Brücken und Tunneln. In der Produktion kann es auch häufig zur Infraschall-Staubentfernung bei der Kesselreinigung und zur Infraschallkühlung von Stahldraht verwendet werden. Diese Methoden haben im Allgemeinen die Vorteile eines geringen Energieverbrauchs und keiner Umweltverschmutzung.

Infraschall hat viele Anwendungsbereiche. Kurz gesagt: Dank seiner längeren Wellenlänge und seiner Nichtdämpfungseigenschaften hat es seine einzigartigen magischen Kräfte unter Beweis gestellt. Da die Technologie sich immer weiter integriert und weiterentwickelt, werden wir vielleicht nicht unbedingt die furchterregenden Infraschallwaffen sehen, aber die Rolle des Infraschalls im Bereich der Ingenieurwissenschaften wird zweifellos an Bedeutung gewinnen.