Jeden Tag nehmen wir unzählige Geräusche wahr: Stimmen, Musik, Straßenlärm. Doch es gibt auch Schallwellen, die wir weder hören noch bewusst registrieren. Ultraschall und Infraschall bewegen sich außerhalb unseres Hörbereichs und wirken trotzdem auf uns ein. Manche Tiere nutzen diese Frequenzen zur Kommunikation, Forschungsteams untersuchen ihre Auswirkungen auf den menschlichen Körper, und selbst in der Welt der Lautsprechertechnik spielen sie eine Rolle. Hier erklären wir dir, was es mit den Grenzbereichen des Schalls außerhalb unseres Hörvermögens auf sich hat.
Ultraschall und Infraschall: Was steckt dahinter?
Um zu verstehen, was Ultraschall und Infraschall eigentlich sind, hilft ein kurzer Blick auf den Frequenzbereich, den wir Menschen hören können. Unser Gehör nimmt Töne etwa zwischen 16 Hertz und 20.000 Hertz wahr – das ist unser sogenannter Hörbereich. Töne unter 20 Hertz werden als Infraschall bezeichnet, solche über 20.000 Hertz als Ultraschall. Diese extrem tiefen oder hohen Frequenzen können wir nicht bewusst hören, aber sie sind in unserer Umwelt sehr präsent.
Infraschall begegnet uns etwa bei Naturphänomenen wie Gewittern oder Erdbeben, aber auch im Alltag – etwa durch Verkehr oder große Maschinen. Ultraschall nutzen Tiere wie Fledermäuse oder Delfine zur Navigation und Kommunikation. Uns Menschen dient Ultraschall zur medizinischen Sonografie und Kardiografie sowie für viele weitere technische Anwendungsbereiche.
Warum du Schall spürst, auch wenn du ihn nicht hörst
Infraschall kann auf den Körper wirken, ohne dass wir ihn bewusst wahrnehmen. Das liegt daran, dass tieffrequente Schwingungen große Wellenlängen haben und nicht leicht absorbiert werden. Diese langen Wellen durchdringen Hindernisse wie Wände, Fenster oder auch unseren Körper, ohne dabei akustische Reize zu erzeugen. Wir hören sie also nicht, aber wir können sie dennoch erleben.
Einige Menschen berichten von einem „Gefühl im Bauch“, leichtem Druck im Kopf oder einer diffusen inneren Unruhe, wenn Infraschallquellen in der Nähe sind – etwa durch große Maschinen, stark befahrene Straßen, Industrieanlagen oder Windturbinen. Besonders sensible Personen scheinen auf solche niederfrequenten Schwingungen eher zu reagieren, wobei die Ursachen noch nicht vollständig erforscht sind. Auch das subjektive Empfinden spielt hier eine große Rolle, was es der Wissenschaft schwer macht, allgemeingültige Aussagen zu treffen.
Technische Ultraschallquellen – z. B. elektrischen Zahnbürsten, Ultraschallreiniger oder Abstandssensoren – gibt es ebenfalls im Alltag. Diese sind in aller Regel unschädlich für uns. Bei dauerhaft aktiven Ultraschallgeräten können sehr empfindliche Menschen dennoch Unwohlsein oder Kopfschmerzen verspüren.
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Infraschall und Ultraschall im Tierreich
Viele Tiere nutzen niedrigfrequenten Infraschall oder hochfrequenten Ultraschall zur Kommunikation, Orientierung, Jagd oder Warnung – oft weit außerhalb des menschlichen Hörbereichs. Die Schallsignale sind ein Teil der Anpassung an ihre Umwelt. Infraschall kann sich über große Entfernungen ausbreiten und wird häufig für die Fernkommunikation verwendet. Ultraschall dagegen bietet eine hohe Auflösung und wird meist auf kurze Distanzen genutzt, etwa zur Echoortung oder bei der Jagd.
Beispiele für Tiere, die Infraschall nutzen
- Elefanten: Sie kommunizieren mit tiefen Infraschalllauten im Bereich von etwa 5 bis 15 Hz. Diese Laute entstehen im Kehlkopf und breiten sich über mehrere Kilometer aus – sogar durch den Boden, wo sie von anderen Elefanten über ihre empfindlichen Fußsohlen wahrgenommen werden können. Auf diese Weise koordinieren Elefanten ihre Bewegungen über große Distanzen, senden Paarungsrufe oder warnen Artgenossen vor Gefahren.
- Giraffen: Sie sind in der Lage, sehr tieffrequente Laute zu erzeugen, die für Menschen kaum hörbar sind. Noch ist nicht abschließend erforscht, wie bedeutend dieser Kommunikationsweg für Giraffen ist, doch akustische Messungen deuten darauf hin, dass sie sich damit auch über weitere Entfernungen verständigen.
- Wale: Große Bartenwale wie Blau- und Finnwale nutzen ebenfalls Infraschall für ihre Kommunikation. Die tiefen Töne ihrer Walgesänge können Frequenzen von unter 20 Hz erreichen und über Hunderte Kilometer durch das Wasser wandern. Diese Fähigkeit ist besonders wichtig für Tiere, die in den Weiten der Ozeane leben und über große Distanzen miteinander in Kontakt bleiben müssen – sei es zur Fortpflanzung, Orientierung oder sozialen Interaktion.
Beispiele für Tiere, die Ultraschall nutzen
- Fledermäuse: Im Bereich des Ultraschalls bei Tieren sind sie die bekanntesten Vertreter. Sie senden hochfrequente Laute aus – teils mit Frequenzen von über 100 kHz – um sich mithilfe von Echoortung in der Dunkelheit zu orientieren und Beutetiere zu lokalisieren. Die ausgesendeten Schallwellen werden von Objekten reflektiert, und die Fledermaus wertet das Echo aus, um Größe, Form, Entfernung und Bewegung ihrer Umgebung präzise zu bestimmen.
- Delfine: Ihre Klicklaute, die im Ultraschallbereich liegen, dienen der Echoortung unter Wasser. Delfine können so Fische orten, Hindernisse erkennen und sich innerhalb von Gruppen koordinieren. Ultraschall dient bei ihnen also sowohl zur Navigation als auch zur sozialen Kommunikation.
- Nagetiere: Mäuse und Ratten geben Ultraschalllaute mit Frequenzen von bis zu 100 kHz von sich, vor allem in sozialen Kontexten wie Paarung, Mutter-Kind-Kommunikation oder in Stresssituationen. Diese für uns Menschen unhörbaren Laute spielen eine wichtige Rolle im Sozialverhalten der Tiere.
Wie lassen sich Ultraschall und Infraschall messen?
Um Infraschall und Ultraschall zu messen, braucht man spezielle technische Geräte, die sich je nach Frequenzbereich unterscheiden. Infraschall-Messmikrofone (z. B. Kondensatormikrofone mit großem Membrandurchmesser) haben eine sehr hohe Empfindlichkeit und einen tiefen Frequenzgang. Teilweise kommen auch Sensoren für den Bodendruck zum Einsatz, die in der Seismologie verwendet werden.
Ultraschallmikrofone (z. B. Elektret- oder piezoelektrische Mikrofone) weisen einen Frequenzgang über 20 kHz auf, manche Modelle erfassen sogar bis zu 200 kHz. Auch mit einer Graphen-Membran konnten Ultraschallwellen aufgezeichnet werden. Ultraschall-Detektoren (z. B. Bat-Detektoren für Fledermäuse) wiederum wandeln den hochfrequenten Schall in hörbare Töne um. In vielen Fällen wird der Schall jedoch nicht hörbar, sondern über eine Analyse sichtbar gemacht, etwa als Spektrogramm.
Infraschall und Ultraschall in der Lautsprechertechnik
Zwar sind die meisten Lautsprecher auf den hörbaren Frequenzbereich zwischen 20 Hz und 20.000 Hz ausgelegt. Dennoch gibt es bestimmte Anwendungen, bei denen auch die Frequenzbereiche jenseits davon eine Rolle spielen.
Subwoofer und Bassreflexsysteme sind für die Wiedergabe tiefer Frequenzen zuständig und kommen dabei teilweise in Bereiche um 25 Hz. Die sehr tiefen, kaum noch hörbaren Töne werden vor allem körperlich als Druckwelle spürbar. Die Infraschall-Wiedergabe erfordert jedoch sehr große Membranflächen, lange Hübe und viel Leistung, da Luft bei diesen Frequenzen schwer zu bewegen ist. Im Heimkino-Bereich sind die Möglichkeiten dafür begrenzt, zudem besteht kein unmittelbarer Nutzen. Mehr zu Subwoofern und ihrem Frequenzbereich erfährst du bei uns im Blog.
Relevanter sind Lautsprecher bei der Ultraschall-Wiedergabe. Hierbei geht es um technische Anwendungen wie Datenübertragung, die Erzeugung gerichteter Schallfelder oder berührungslose Steuerungen. Ultraschall-Lautsprecher arbeiten meist mit Piezo-Elementen oder speziellen Hochfrequenzwandlern.
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Fazit: Das Wichtigste zu Ultraschall und Infraschall
- Ultraschall bewegt sich im Frequenzbereich oberhalb von 20.000 Hz, Infraschall unterhalb von 20 Hz. Beide sind für Menschen normalerweise nicht wahrnehmbar.
- Die extremen Frequenzen kommen in unserer Umwelt häufig vor und werden von Tieren wie Menschen genutzt.
- Die Auswirkungen von Ultraschall und Infraschall auf den Menschen sind in aller Regel zu vernachlässigen, solange man nicht dauerhaft einer starken Schallquelle ausgesetzt ist. Manche Personen klagen jedoch über körperliche und seelische Beschwerden, insbesondere im Zusammenhang mit Infraschall.
- Spezielle Mikrofone können Ultraschall- oder Infraschallwellen messen, sodass diese nachgewiesen werden können.
Titelbild: Pawel CzerwinskiIm neuen Tab öffnen auf UnsplashIm neuen Tab öffnen. Unsplash-LizenzIm neuen Tab öffnen.
Bild 1: AJ RobbieIm neuen Tab öffnen auf UnsplashIm neuen Tab öffnen. Unsplash-LizenzIm neuen Tab öffnen.
Bild 2: NOAAIm neuen Tab öffnen auf UnsplashIm neuen Tab öffnen. Unsplash-LizenzIm neuen Tab öffnen.
