Die Wahrnehmung von Tönen und Geräuschen wird durch ein Phänomen ausgelöst, das der Physiker als Schall bezeichnet. Schallwellen sind Schwingungen, die sich über die Luft, das Wasser oder in festen Gegenständen ausbreiten können. Im luftleeren Raum ist dagegen keine Ausbreitung möglich. Die Schwingungen werden durch die Frequenz beschrieben. Ihre Maßeinheit ist 1 Hertz. Sie gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an: 1 Hertz bedeutet eine Schwingung pro Sekunde. Je höher die Frequenz und je größer die Hertzzahl, umso höher erscheint uns der Ton. In Gasen und Flüssigkeiten breitet sich der Schall im Gegensatz zu den Transversalwellen des Lichts als Longitudonalwelle aus. Diese schwingen in Richtung der Ausbreitung, während Transversalwellen senkrecht dazu schwingen.
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Je größer der Ausschlag der Schwingung, bzw. je höher die Auslenkung der Amplitude ist, umso lauter erscheint uns der Ton. Die Lautstärke eines Tones drückt sich im Schallpegel (oder im Schalldruck) aus. Sie wird in der Physik in der logarithmischen Einheit Dezibel (dB), bzw. beim menschlichen Ohr als db(A) angegeben. Eine Zunahme um 10 dB(A) bedeutet, dass das Ohr die Lautstärke doppelt so laut empfindet.
Der Hörbereich eines jungen Menschen liegt zwischen 20 und
20000 Hertz. Im Alter nimmt der Hörbereich des Menschen ab.
Frequenzen unterhalb des Hörbereichs liegen im Infraschall-Bereich,
Töne oberhalb im Ultraschall-Bereich. In einem Test kann die obere
Hörgrenze getestet werden: Die Dateien spielen ein Sinus-Signal
ab. Höre zunächst ein Signal mit der Frequenz von 440 Hertz,
das dem Kammerton "a" einer Stimmgabel entspricht. Stelle die
Lautstärke am Lautsprecher nicht zu laut, so dass ein angenehmer
Ton entsteht.
Höre nun die Signale aufwärts ab 1000 Hertz an.
Sobald im oberen Bereich kein Piepsen mehr zu hören ist, wird die
Hörgrenze erreicht.
Sinussignale - Frequenzen in Hertz
| 1000 | 6000 | 11000 | 16000 |
| 2000 | 7000 | 12000 | 17000 |
| 3000 | 8000 | 13000 | 18000 |
| 4000 | 9000 | 14000 | 19000 |
| 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
Das Richtungshören wird durch das
Vorhandensein von zwei Ohren ermöglicht. Ein Geräusch auf der
rechten Körperseite kommt am rechten Ohr um eine kurze Zeiteinheit
eher an als am linken. Aufgrund dieses Unterschieds errechnet das
Gehirn die Richtung der ankommenden Schallwelle. Im Tierreich
können die Eulen die Richtung und auch die Distanz einer
Schallquelle besonders gut orten. Ihr Gesichtsschleier wirkt wie zwei
Parabolantennen mit Schallverstärkung. Außerdem sind ihre
Ohröffnungen links und rechts in unterschiedlicher Höhe
angebracht. Eine vom Boden kommende Schallwelle erreicht daher ein Ohr
eher als das andere. Aufgrund der Differenz kann das Gehirn der Eulen
die Höhe oder die Tiefe der Schallquelle relativ genau orten. Dies
ist beim Fangen von Mäusen bei Dunkelheit von großer
Bedeutung.
SumpfohreuleFledermausEin besonders raffiniertes System zur Schallortung besitzen die Fledermäuse. Sie erzeugen im Kehlkopfbereich Ultraschall im Bereich zwischen 20000 und 200000 Hertz. Dieser wird über die Nasenlöcher oder über den Mund ausgesandt. Beim Auftreffen auf ein Tier oder eine Höhlenwand werden die hohen Schallwellen reflektiert, und ein Echo gelangt zur Fledermaus zurück. Die Entfernung wird durch die Laufzeiten des Schalls und durch die Intensität des Echos berechnet. Eine Fledermaus stößt bei normalem Flug etwa 10 bis 30 Laute aus und kann so Beutetiere bis zu 10 Meter Entfernung und einer Größe von 0,1 Millimeter wahrnehmen. Nach dem Prinzip der Echoortung funktioniert auch das Echolot eines Schiffes zur Tiefenmessung.
Die Verständigung über Töne ist im Tierreich weit verbreitet. Elefanten verständigen sich vorrangig mit Infraschall, den wir Menschen nicht mehr wahrnehmen können. Die sehr tiefen Infraschalltöne können über viele Kilometer hinweg gesendet werden, so dass die Elefantenherden wieder zusammen finden, selbst wenn einzelne Tiere einen ganzen Tagesmarsch entfernt sind. Auch Vögel können mit ihren Beinen Infraschall wahrnehmen. So hören sie beim Fliegen schon von weitem, ob sich zum Beispiel eine Meeresküste nähert.
Heft Sinnesorgane
