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Schall

© Peakstock - stock.adobe.com

Der Begriff Schall bezeichnet periodische Druckschwankungen in Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern (oft in der Luft) welche durch Menschen als Geräusche wahrgenommen werden können. Dabei werden Luftteilchen periodisch komprimiert und relaxiert. Diese Druck- bzw. Dichteänderung geben die Luftteilchen an andere Teilchen weiter, wodurch sich die Welle in Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortbewegt. Schall, als wiederholte Kompression und Relaxation des Mediums Luft, ist somit eine mechanische Schwingung in einem elastischen Medium.

Die Quellen des Schalls sind vielfältig, vom Plätschern des Wassers über Gespräche bis hin zu Motorengeräuschen haben alle Quellen gemeinsam, dass sie über die Luft hörbar sind. Frequenz sowie Schalldruck sind hierbei die Parameter, welche wir Menschen wahrnehmen können. Niederfrequente Geräusche hören wir ab 20 Hz (Hz = Schwingung pro Sekunde) als tiefe Töne, Gespräche finden überwiegend zwischen 500 und 5.000 Hz statt und die obere Wahrnehmungsgrenze für hohe Töne liegt bei 20.000 Hz. Die hörbaren Frequenzen werden dabei vom Infraschall (kleiner als 20 Hz) und Ultraschall (größer als 20.000 Hz) flankiert.

Menschen nehmen Schall je nach Frequenz ab einem unterschiedlichen Schalldruck wahr. Für eine Frequenz von 2.000 Hz ist sie bei gesundem Hörvermögen mit einem Schalldruck von 0 dB definiert. Der Schalldruck wird hierbei in Dezibel (logarithmische Einheit für die A-bewertete empfundene Lautstärke) angegeben. Die Schmerzschwelle liegt bei ca. 130 dB(A).

Der Schall gelangt durch das Außenohr zum Mittelohr welches die Luftschwingungen des Schalls als mechanischen Schwingungen des Trommelfells über die Gehörknöchelchen an das Innenohr weitergibt. Die Hörschnecke im Innenohr wandelt die mechanischen Schwingungen in elektrische Nervensignale um, welche über den Hörnerv zum zentralen Nervensystem weitergeleitet werden.

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Der Begriff Schall bezeichnet periodische Druckschwankungen in Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern (oft in der Luft) welche durch Menschen als Geräusche wahrgenommen werden können. Dabei werden Luftteilchen periodisch komprimiert und relaxiert. Diese Druck- bzw. Dichteänderung geben die Luftteilchen an andere Teilchen weiter, wodurch sich die Welle in Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortbewegt. Schall, als wiederholte Kompression und Relaxation des Mediums Luft, ist somit eine mechanische Schwingung in einem elastischen Medium.

Die Quellen des Schalls sind vielfältig, vom Plätschern des Wassers über Gespräche bis hin zu Motorengeräuschen haben alle Quellen gemeinsam, dass sie über die Luft hörbar sind. Frequenz sowie Schalldruck sind hierbei die Parameter, welche wir Menschen wahrnehmen können. Niederfrequente Geräusche hören wir ab 20 Hz (Hz = Schwingung pro Sekunde) als tiefe Töne, Gespräche finden überwiegend zwischen 500 und 5.000 Hz statt und die obere Wahrnehmungsgrenze für hohe Töne liegt bei 20.000 Hz. Die hörbaren Frequenzen werden dabei vom Infraschall (kleiner als 20 Hz) und Ultraschall (größer als 20.000 Hz) flankiert.

Menschen nehmen Schall je nach Frequenz ab einem unterschiedlichen Schalldruck wahr. Für eine Frequenz von 2.000 Hz ist sie bei gesundem Hörvermögen mit einem Schalldruck von 0 dB definiert. Der Schalldruck wird hierbei in Dezibel (logarithmische Einheit für die A-bewertete empfundene Lautstärke) angegeben. Die Schmerzschwelle liegt bei ca. 130 dB(A).

Der Schall gelangt durch das Außenohr zum Mittelohr welches die Luftschwingungen des Schalls als mechanischen Schwingungen des Trommelfells über die Gehörknöchelchen an das Innenohr weitergibt. Die Hörschnecke im Innenohr wandelt die mechanischen Schwingungen in elektrische Nervensignale um, welche über den Hörnerv zum zentralen Nervensystem weitergeleitet werden.

  • Weitere Informationen zur Schallverarbeitung - vom Schall bis zum Bewusstwerden

    Der Schall gelangt über die Ohrmuschel durch den Gehörgang und bringt das Trommelfell zum Schwingen. Auf der Innenseite des Trommelfells sitzen die Gehörknöchelchen welche die Bewegungen des Trommelfells über Hammer, Ambos und Steigbügel an das ovale Fenster der Hörschnecke (Cochlea) weitergeben.  Die Bewegung des ovalen Fensters löst eine Wanderwelle, in der mit Flüssigkeit gefüllten Cochlea, aus. In der Cochlea sitzt, ähnlich wie die Saite eines Musikinstruments, die Basilarmembran. Diese Gewebestruktur wird aufgrund ihrer Eigenschaften (Spannung, Steifheit, Masse und Durchmesser) je nach Tonhöhe (Schallfrequenz) an unterschiedlichen Stellen eingedrückt. Hohe Frequenzen sorgen für elastische Deformationen der Basilarmembran an der Basis der Cochlea und tiefe Frequenzen für Deformationen der Basilarmembran an der die Spitze (Apex) der Cochlea. Diese räumliche Zuordnung der Frequenzen heißt Tonotopie.

    Auf der Basilarmembran sitzt das Corti-Organ welches aus Gehörsinneszellen, Stützzellen, Nervenfasern und der darüber liegenden Tektorialmembran besteht. Deformation der Basilarmembran und des darauf sitzenden Corti-Organs sorgen für eine mechanische Beugung der Stereozilien am Apikalen Ende der Haarzellen / Sinneszellen (Inner Hair Cells (IHC)). Durch die mechanische Biegung der Stereozilien werden Transduktionskanäle geöffnet woraufhin Ionen in die Stereozilien einströmen. Durch diesen Ioneneinstrom wird das mechanische Signal (ursprünglich Schall) in ein elektrochemisches Signal umgewandelt (mechano-elektrische Signaltransduktion) welches über die Haarzellen an die Nerven weitergegeben wird.

    Die Haarzellen (Rezeptoren) leiten das Signal über Nerven (Neurone), im 8. Hirnnerv (Nervus vestibulocochlearis), an das Hörzentrum (Auditiver Cortex) im Großhirnschläfenlappen weiter. Im Auditiven Cortex wird das Signal, dass seinen Ursprung im Schall hat, analysiert und interpretiert.

    Weitere Referenzen:

    Der Schall gelangt über die Ohrmuschel durch den Gehörgang und bringt das Trommelfell zum Schwingen. Auf der Innenseite des Trommelfells sitzen die Gehörknöchelchen welche die Bewegungen des Trommelfells über Hammer, Ambos und Steigbügel an das ovale Fenster der Hörschnecke (Cochlea) weitergeben.  Die Bewegung des ovalen Fensters löst eine Wanderwelle, in der mit Flüssigkeit gefüllten Cochlea, aus. In der Cochlea sitzt, ähnlich wie die Saite eines Musikinstruments, die Basilarmembran. Diese Gewebestruktur wird aufgrund ihrer Eigenschaften (Spannung, Steifheit, Masse und Durchmesser) je nach Tonhöhe (Schallfrequenz) an unterschiedlichen Stellen eingedrückt. Hohe Frequenzen sorgen für elastische Deformationen der Basilarmembran an der Basis der Cochlea und tiefe Frequenzen für Deformationen der Basilarmembran an der die Spitze (Apex) der Cochlea. Diese räumliche Zuordnung der Frequenzen heißt Tonotopie.

    Auf der Basilarmembran sitzt das Corti-Organ welches aus Gehörsinneszellen, Stützzellen, Nervenfasern und der darüber liegenden Tektorialmembran besteht. Deformation der Basilarmembran und des darauf sitzenden Corti-Organs sorgen für eine mechanische Beugung der Stereozilien am Apikalen Ende der Haarzellen / Sinneszellen (Inner Hair Cells (IHC)). Durch die mechanische Biegung der Stereozilien werden Transduktionskanäle geöffnet woraufhin Ionen in die Stereozilien einströmen. Durch diesen Ioneneinstrom wird das mechanische Signal (ursprünglich Schall) in ein elektrochemisches Signal umgewandelt (mechano-elektrische Signaltransduktion) welches über die Haarzellen an die Nerven weitergegeben wird.

    Die Haarzellen (Rezeptoren) leiten das Signal über Nerven (Neurone), im 8. Hirnnerv (Nervus vestibulocochlearis), an das Hörzentrum (Auditiver Cortex) im Großhirnschläfenlappen weiter. Im Auditiven Cortex wird das Signal, dass seinen Ursprung im Schall hat, analysiert und interpretiert.

    Weitere Referenzen:

  • Informationsgrafik über die Schallverarbeitung

Negative gesundheitliche Auswirkungen von Schall – Lärm

© photophonie - stock.adobe.com

Schall wird als Lärm bezeichnet, wenn er unerwünscht ist. Direkte Auswirkungen wie z.B. eingeschränktes Hören, Ohrgeräusche oder gar permanente Hörschäden können durch sehr laute Geräusche ausgelöst werden. Indirekte Auswirkungen können zu Stressreaktionen sowie einem erhöhten Risiko für Schlafstörungen sowie Herz-Kreislauferkrankungen führen. Ausführliche Informationen über die Auswirkung auf die Gesundheit finden sie auf dem Informationsportal des Bundesministeriums für Gesundheit: https://gesund.bund.de/laermbelastung 

Der Bericht „Lärmschutz aus Sicht des umweltbezogenen Gesundheitsschutzes“ der Länderarbeitsgruppe Umweltbezogener Gesundheitsschutz (LAUG) welcher von der Gesundheitsministerkonferenz (22.06.2022) unterstützt wird, fordert:

  • dass die Lärmgrenzen stärker am vorsorgenden Gesundheitsschutz auszurichten sind,
  • die bislang als Gefahrenschwelle herangezogenen Lärmpegel von 70 dB(A) tags und 60 dB(A) nachts, um 10 dB gesenkt werden müssen
  • in der Stadtentwicklung Ruheinseln im öffentlichen Raum mit eingeplant werden müssen
  • und grundsätzlich das Verursacherprinzip gelten muss um aktiven (Lärmreduktion an der Quelle) vor passivem Schallschutz (Isolation) zu gewährleisten
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Schall wird als Lärm bezeichnet, wenn er unerwünscht ist. Direkte Auswirkungen wie z.B. eingeschränktes Hören, Ohrgeräusche oder gar permanente Hörschäden können durch sehr laute Geräusche ausgelöst werden. Indirekte Auswirkungen können zu Stressreaktionen sowie einem erhöhten Risiko für Schlafstörungen sowie Herz-Kreislauferkrankungen führen. Ausführliche Informationen über die Auswirkung auf die Gesundheit finden sie auf dem Informationsportal des Bundesministeriums für Gesundheit: https://gesund.bund.de/laermbelastung 

Der Bericht „Lärmschutz aus Sicht des umweltbezogenen Gesundheitsschutzes“ der Länderarbeitsgruppe Umweltbezogener Gesundheitsschutz (LAUG) welcher von der Gesundheitsministerkonferenz (22.06.2022) unterstützt wird, fordert:

  • dass die Lärmgrenzen stärker am vorsorgenden Gesundheitsschutz auszurichten sind,
  • die bislang als Gefahrenschwelle herangezogenen Lärmpegel von 70 dB(A) tags und 60 dB(A) nachts, um 10 dB gesenkt werden müssen
  • in der Stadtentwicklung Ruheinseln im öffentlichen Raum mit eingeplant werden müssen
  • und grundsätzlich das Verursacherprinzip gelten muss um aktiven (Lärmreduktion an der Quelle) vor passivem Schallschutz (Isolation) zu gewährleisten

Schallemissionen in Brandenburg

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Schallemissionen werden in Brandenburg nach den Paragraphen 47 a) bis f) des Bundes-Immissionsschutzgesetzes von der zuständigen Behörde dem Landesamt für Umwelt (LfU) erhoben. Im Folgenden finden Sie Links zu weiteren Informationen durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz (MLUK) sowie durch das Umwelt Bundesamt zu rechtlichen Grundlagen von Straßenverkehrslärm, Luftverkehrslärm und Baulärm:

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Schallemissionen werden in Brandenburg nach den Paragraphen 47 a) bis f) des Bundes-Immissionsschutzgesetzes von der zuständigen Behörde dem Landesamt für Umwelt (LfU) erhoben. Im Folgenden finden Sie Links zu weiteren Informationen durch das Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz (MLUK) sowie durch das Umwelt Bundesamt zu rechtlichen Grundlagen von Straßenverkehrslärm, Luftverkehrslärm und Baulärm:

Infraschall

Infraschall ist Schall mit einer Frequenz von weniger als 20 Hz und kann von Menschen über das Hören nicht wahrgenommen werden. Die Emission von Infraschall kann natürliche (Wind, Meeresbrandung, Wasserfälle, Gewitter) wie auch nicht natürliche Ursachen (Straßen- und Luftverkehr, technische Geräte wie Waschmaschinen, Kühlschränke, Öl- und Gasheizung sowie technische Industrie- und Großanlagen) haben.

Infraschallemissionen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle haben nach aktuellem Wissenstand keine gesundheitlichen Folgen. Oberhalb der Wahrnehmungsschwelle können Sie als belästigend empfunden werden. Durch Überlagerung des tieffrequenten Infraschalls durch höhere Frequenzen ist eine eindeutige Zuordnung allerdings erschwert. Berichtet werden Beschwerden wie Kopfschmerzen, Konzentrationsstörungen, Ermüdung oder Schlafbeeinträchtigung.

Infraschallemissionen von Windenergieanlagen sind so gering, dass sie Bereits in einer Entfernung von 120 – 300 m deutlich unterhalb der Hör- und Wahrnehmungsschwelle liegen.

Infraschall ist Schall mit einer Frequenz von weniger als 20 Hz und kann von Menschen über das Hören nicht wahrgenommen werden. Die Emission von Infraschall kann natürliche (Wind, Meeresbrandung, Wasserfälle, Gewitter) wie auch nicht natürliche Ursachen (Straßen- und Luftverkehr, technische Geräte wie Waschmaschinen, Kühlschränke, Öl- und Gasheizung sowie technische Industrie- und Großanlagen) haben.

Infraschallemissionen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle haben nach aktuellem Wissenstand keine gesundheitlichen Folgen. Oberhalb der Wahrnehmungsschwelle können Sie als belästigend empfunden werden. Durch Überlagerung des tieffrequenten Infraschalls durch höhere Frequenzen ist eine eindeutige Zuordnung allerdings erschwert. Berichtet werden Beschwerden wie Kopfschmerzen, Konzentrationsstörungen, Ermüdung oder Schlafbeeinträchtigung.

Infraschallemissionen von Windenergieanlagen sind so gering, dass sie Bereits in einer Entfernung von 120 – 300 m deutlich unterhalb der Hör- und Wahrnehmungsschwelle liegen.

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