Die Frage der Woche: Warum kann man sich unter Wasser nicht verstehen?

Jeden Samstag beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Paula K. aus Bremen: "Warum kann man sich unter Wasser nicht verstehen? Und wie breitet sich Schall unter Wasser aus?" Hier erfahrt ihr die Antwort ...

 

 
Warum kann man sich unter Wasser nicht verstehen?


Vielleicht habt ihr auch mal versucht, unter Wasser zu reden. Dabei versteht man aber nichts sinnvolles. Warum?
 
 
 
Ein Blick von oben in den Kehlkopf.
 
Die menschliche Stimme wird dadurch erzeugt, dass Luft an den Stimmbändern im Kehlkopf vorbei strömt. Sind die Stimmbänder straff gespannt, entsteht ein hoher Ton, bei geringer Spannung ein tiefer. Beim Sprechen werden die Stimmbänder schnell und unbewusst gesteuert - ein wahres Wunder!
 
Mit einem aufgeblasenen Luftballon, aus dem du die Luft strömen lässt, kannst du den Effekt nachvollziehen. Zieh dabei den Auslass mehr oder weniger stark mit deinen Fingern auseinander.


Keine Schwingungsübertragung
 
 
Versucht man unter Wasser zu sprechen, dann strömt zwar die Luft aus der Lunge an den Stimmbändern vorbei und wird in Schwingung versetzt. Aber sobald man den Mund öffnet, blubbert die Luft in Blasen heraus. Das Problem beim Sprechen unter Wasser ist also der Übergang der Luftschwingungen auf das Wasser - das funktioniert nicht mit unserem Sprechapparat.


Aber vielleicht hast du schon festgestellt, dass man unter Wasser durchaus laut und in gewisser Weise verständlich summen kann. Man nimmt es aber ziemlich dumpf wahr. Das Summen geht viel besser als das Sprechen unter Wasser.


Das liegt daran, dass beim Summen die Schwingungen direkt von deinem Kehlkopf und Hals auf das umgebende Wasser übergehen und das Wasser direkt zum Schwingen angeregt wird. Leg doch mal deine Hand auf deinen Hals, wenn du summst, dann spürst du die Schwingungen deutlich - Achte auf den Unterschied bei hohen und tiefen Tönen!


Wahrnehmen tut man das Summen deshalb so dumpf, weil man sich dann nicht über das Ohr hört, sondern die Schwingungen direkt vom Kehlkopf über die Schädelknochen auf das Innenohr übertragen werden. Tiefe Frequenzen oder Töne werden dabei besser übertragen, als hohe, daher der dumpfe Eindruck.


Wie breitet sich Schall unter Wasser aus?


Nach dem oben gesagten könnte man glauben, dass sich Schall unter Wasser nicht gut ausbreitet. Aber das Gegenteil ist richtig - unter Wasser breitet sich Schall viel besser, also schneller aus, als an Land! Das liegt daran, dass die Dichte des Wassers viel höher ist als die von Luft.


Die Schallausbreitung unter Wasser hängt neben der Temperatur auch noch vom Salzgehalt ab. Im Schnitt liegt die Schallgeschwindigkeit im Meer bei etwa 1500 Metern pro Sekunde, also fünf Mal schneller als in Luft.
 

Sonar - Radar unter Wasser
 
 
Eine Aufnahme des Meeresgrundes mit Hilfe von Schall - Sonar!


Weil elektromagnetische Wellen im Wasser stark gedämpft werden, benutzen Schiffe auf der Suche nach Fischschwärmen oder zur Feststellung der Wassertiefe kein Radar wie Flugzeuge, sondern so genanntes Sonar. Es werden Töne ausgesendet und gemessen, wie lange die Zeit ist, bis das Echo wieder auf dem Schiff eintrifft.
 
Aus der Art des Echos kann dann errechnet werden, was sich in welcher Entfernung befindet: Meeresboden, Fischschwärme oder auch U-Boote. Sonar ist eine Art akustischen Radars.


Technisch erzeugte Geräusche in den Weltmeeren können sich weit ausbreiten und sind, verglichen mit Geräuschen an Land, extrem laut. Dadurch werden Tiere gefährdet, die sich über akustische Signale verständigen, etwa Wale. Mehr zu den Auswirkungen der technischen Nutzung der Ozeane erfahrt ihr im angehängten Radiobeitrag.


Walgesang - rund um die Welt
 
 
Wale können sich mit ihren Gesängen über weite Strecken unterhalten. Forscher gehen davon aus, dass sich die Wale mit ihren Gesängen über Ozeane hinweg, also über tausende von Kilometern verständigen konnten, bevor der Mensch Schiffsmotoren und Schallkanonen erfand, die unter anderem zur Suche nach Erdöl im Meeresboden genutzt werden.


Wale und Delfine reagieren besonders empfindlich auf vom Menschen erzeugte Geräusche, die im Vergleich vielfach lauter sein können als ein startender Düsenjet! „Die Wirkung von Lärm auf Waltiere reicht von einer kurzfristigen Störungen [sic!] bis hin zum direkten Tod der Tiere“, erklärt der Meeresbiologe Dr. Karsten Brensing von der Delfin- und Walschutzorganisation WCDS in einem Interview aus dem Jahr 2006.


Übrigens:


Schall braucht immer ein so genanntes Medium, also etwas, worin er sich ausbreiten kann. Im Vakuum im Weltraum kann man keinen Schall übertragen, laute Explosionen von Raumschiffen in Science-Fiction-Filmen sind, wissenschaftlich gesehen, Quatsch!


Je dichter ein Medium ist, desto schneller breitet sich der Schall darin aus. In Luft breitet sich Schall, abhängig von der Temperatur, etwa mit 300 Metern pro Sekunde (m/s) aus.
 
Das kann man bei einem Gewitter ausnutzen: Sobald du den Blitz siehst, fängst du an die Sekunden zu zählen, bis du den Donner hörst. Teile die Zahl dann durch 3 und du erhältst die ungefähre Entfernung des Gewitters in Kilometern. Wenn es 10 Sekunden dauert, dann ist das Gewitter gute drei Kilometer entfernt!


In der Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit rund 330 m/s. In Helium liegt sie bei etwa 1.000 m/s. Darum hat man eine hohe Stimme, wenn man Helium einatmet und spricht - der so genannte Micky Maus-Effekt. Das Gas Schwefelhexafluorid bewirkt das Gegenteil: Die Schallgeschwindigkeit beträgt nur rund 130 m/s, die Stimme wird sehr tief. In Glas breitet sich Schall mit rund 5.000 m/s aus, in Diamant mit 18.000 m/s! Diamant hat die höchste Schallgeschwindigkeit aller natürlichen Medien!


Hier hört ihr einen Beitrag des Radiosenders SWR über die Schallverschmutzung der Ozeane.
 
Hier könnt ihr Delfine und Wale hören - die Seite ist auf Englisch.


Hier gibt es weitere Unterwasseraufnahmen - die Seite ist auf Deutsch.
 
Text: -jj- 25.2.2011 // Bilder: Gewitter: LaNuova cc-by-sa 3.0; Sonar PD; Luftblasen David Shankbone cc-by-sa 3.0; Kehlkopf PD; Buckelwal PD;

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