Hören messen (Teil 2)

Schall bestimmen in Dezibel und Hertz
Kirchenglocken

Hören messen? Also nachmessen, was man hört bzw. was man nicht hören kann? Oder wie laut, hoch oder tief etwas ist? – Dass das geht, hatten wir schon im ersten Teil des Blog-Artikels festgestellt – und uns dann insbesondere mit der Lautstärke – ober genauer gesagt: mit dem Schalldruckpegel – beschäftigt, die in Dezibel angegeben wird. Bleiben uns noch Höhe und Tiefe – oder genauer gesagt: die Frequenz. Die wird in Hertz angegeben. Aber der Reihe nach…

Wellen hören und nicht hören

Natürlich geht es hier wieder um Wellen. Schall entsteht, weil Energie auf Teilchen aus Luft oder sonst was trifft. Und weil diese Energie dann von einem Teilchen an das nächste durchgereicht wird und immer so weiter. Dieses Durchreichen passiert in Wellenform. Und es hat bis dahin noch gar nichts mit Hören zu tun. Denn Hören gibt es erst, wenn die Welle stark genug ist, um den Gehörgang und das Mittelohr zu passieren und bis ins Innenohr vorzudringen.

Hinzu kommt: Jede Schallwelle hat außerdem eine Frequenz. Was das ist, klären wir gleich. Doch wir können schon mal festhalten: Hören gibt es nur dann, wenn das Ohr auch noch in der Lage ist, diese Frequenz wahrzunehmen. Die Energie allein reicht also nicht. Es kann sein, dass ein Geräusch sehr laut (bzw. voller Energie) ist und dennoch nicht gehört werden kann. Weil das Ohr die Frequenz gar nicht aufnehmen kann. Deshalb hilft es meist auch wenig, wenn du Menschen mit eingeschränktem Gehör anbrüllst.

Lange und kurze Wellen

Wellen sind immer ein Auf und ein Ab. Je nach Art und Beschaffenheit der Teilchen, die die Wellen durchreichen, geht das Auf und Ab schneller oder langsamer. Schallgeschwindigkeit wird mit 343 Metern pro Sekunde angegeben. Sie ist aber eigentlich nur eine von ganz vielen Schallgeschwindigkeiten. Dieser Wert gilt nämlich nur bei Luftteilchen mit einer Temperatur von 20 Grad.

Trompetenengel

Doch nicht nur das Material, in dem sich die Wellen bewegen, kann verschieden sein. Auch die Wellen selbst sind es. Im Meer sind die Wellen ja auch nicht alle gleich. Sie sind länger und flacher und kürzer und höher. Für die Frequenz ist die Länge der Welle wichtig. Je länger eine Schallwelle ist, desto tiefer klingt sie in unserem Ohr. Und je kürzer sie ist, desto höher erscheint sie uns.

Verstehst du Frequenz?

Stell dir die Saite einer Geige vor, an der du zupfst. Du wirst mit bloßem Auge nicht sehen können, wie oft diese Saite dann schwingt. Aber du kannst hören, ob sie schneller oder langsamer schwingt (bzw. höher oder tiefer klingt.) Du hörst eine bestimmte Frequenz. Die Frequenz sagt, wie viele kleine Wellenberge in einer Sekunde kommen. Die Zahl der Wellenberge pro Sekunde wird Hertz (kurz Hz) genannt.

(Abgesehen davon kann Hertz auch noch für andere Sachen benutzt werden, die sich im Laufe einer Sekunde wiederholen. Der Name kommt vom Physiker Heinrich Hertz, der auch die Radiowellen entdeckt hat. Früher, als sich die Physiker noch nicht darauf geeinigt hatten, das Hertz zu nennen, benutzten sie auch die Einheit „Zyklen pro Sekunde“.)

Tortengeige

Also: Käme jetzt in einer Sekunde nur eine einzige Energiewelle durch die Luftteilchen um dich herum und bis in dein Ohr, dann wäre das 1 Hz. Kämen in dieser Sekunde fünf Wellen, wären es 5 Hz. Hören würdest du dann aber immer noch nichts. Menschen können nämlich erst ab 20 Hz etwas hören. Und dann geht es bei ihnen hoch bis zu 20.000 Hz (bzw. 20 Kilohertz oder kHz) – jedenfalls wenn sie ein voll intaktes und sehr junges Gehör haben.

Stimmen, Geigen und Klaviere

Kennst du den Blechtrommler Oskar Matzerath? Im Roman „Die Blechtrommel“ besitzt er die zerstörerische Gabe, mit einem irren Schrei Glas zerspringen zu lassen. Sein kleiner, unheimlicher Protest gegen die mörderische Welt der Erwachsenen. Ich glaube, es ist ziemlich unmöglich, das nachzumachen. Aber rein theoretisch geht es. Laut Experimenten braucht man einen Schalldruckpegel von 130 dB, muss zudem die richtige Frequenz treffen – also die, mit der auch das Glas schwingt, wenn man zum Beispiel mit ihm anstößt. Und diese Frequenz muss man dann auch noch lang genug halten…

Wenn man nicht Oscar Matzerath ist, dann singt, spricht, flüstert oder schreit man in einem Frequenzbereich von bis zu 12.000 Hz. Bis dahin geht menschlicher Gesang; wobei Stimmen natürlich unterschiedlich hoch sind. Eine Geige kommt noch höher. Gespräche finden im Bereich von 2.000 bis 5.000 Hz statt.

Maria Callas im Schaufenster

In der Tiefe kommt menschlicher Gesang auf bis zu 60 Hz. Beim Klavier schwingt die Saite, die von der aller tiefste Taste angeschlagen wird, nur 27 Mal pro Sekunde. Orgeln kommen noch ein ganzes Stück tiefer. Extrem große Pfeifen schaffen 8 Hz, die sind dann aber auch fast zehn Meter groß, und man spürt sie mehr, als dass man sie hört.

Damit die Instrumente eines Orchesters mit ihren ganz unterschiedlichen Höhen und Tiefen zusammenfinden, gibt es den Kammerton A, an dem sich alle Musiker orientieren. Der liegt bei 440 Hz.

Frequenzen erzeugen und wahrnehmen

Nun vergleiche mal, welche Frequenzen wir einerseits erzeugen können und bis zu welchen Frequenzen ein junges und voll intaktes Gehör andererseits so hört! Offensichtlich ist da eine ganze Menge Luft nach oben. Wobei uns der Bereich zwischen 2.000 und 5.000 – also der, in dem die Gespräche geführt werden – beim Hören am meisten liegt.

Orgel

Doch es gibt einen entscheidenden Punkt: Die bis zu 20.000 Hz gelten für ein junges, voll intaktes Gehör. Dieser Wert nimmt jedoch im Laufe eines Lebens ab. Ein Prozess, der schon in der Jugend beginnt. Und ein völlig natürlicher Vorgang; ungefähr so, wie das Nachlassen der Sehkraft oder Veränderungen der Haarfarbe. Wir verlieren nach und nach die hohen Töne. Und was das bedeutet, dazu ein anderes Mal mehr.

Orchester

PS 1: Erwähnen müssen wir noch, dass nicht nur die Länge, sondern auch die Höhe der Wellen wichtig ist. Je höher eine Welle ist, desto lauter ist sie nämlich. Aber über Lautstärke hatten wir ja schon im ersten Teil des Artikels zum Hören messen geschrieben.

PS 2: Auf den Fotos siehst du diesmal lauter Dinge, die Schall mit unterschiedlichen Höhen und Tiefen machen: einen Engel mit Trompete aus Amsterdam, eine Geige aus Ceská Kamenice (Tschechien), die eigentlich aber eine Torte ist, dann die Kirchenglocken der Dorfkirche von Orotava (La Palma), ein Orchester aus dem Shop der Hamburger Elbphilharmonie, eine Orgel aus Santa Cruz de La Palma und eine Opern-Diva aus irgendeinem Laden am Hackeschen Markt (Berlin), in dem es kein WC gibt.


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