Das lauteste Geräusch der Welt würde dich auf der Stelle töten

Die Fragen, die Kinder zur Wissenschaft stellen, sind nicht immer leicht zu beantworten. Manchmal können ihre kleinen Gehirne zu großen Orten führen, die Erwachsene vergessen zu erforschen. Aus diesem Grund haben wir eine Serie mit dem Titel „Wissenschaftliche Fragen eines Kleinkindes“ gestartet, die die Neugier der Kinder als Ausgangspunkt nimmt, um die wissenschaftlichen Wunder zu erforschen, an die Erwachsene nicht einmal denken. Die Antworten sind für Erwachsene, aber sie wären nicht möglich ohne das Staunen, das nur ein Kind mitbringen kann. Ich möchte, dass die Kleinkinder in Ihrem Leben daran teilhaben! Schicken Sie mir ihre wissenschaftlichen Fragen, und vielleicht dienen sie als Inspiration für eine Kolumne. Und jetzt, unser Kleinkind …

Q: Ich möchte wissen, was das lauteste Ding der Welt ist! – Kara Jo, 5 Jahre

Nein, das willst du wirklich nicht. Weißt du, es gibt da eine Sache am Klang, die selbst wir Erwachsenen oft vergessen – er ist kein glitzernder Regenbogen, der herumfliegt und keine Verbindung zur physischen Welt hat. Klang ist mechanisch. Ein Geräusch ist ein Stoß – nur ein kleiner Stoß, ein Klopfen auf der straff gespannten Membran deines Trommelfells. Je lauter das Geräusch ist, desto stärker ist der Stoß. Wenn ein Geräusch laut genug ist, kann es ein Loch in dein Trommelfell reißen. Wenn ein Geräusch laut genug ist, kann es dich wie ein Linebacker umhauen und dich flach auf den Hintern drücken. Wenn die Druckwelle einer Bombe ein Haus zum Einsturz bringt, dann ist das Schall, der Ziegelsteine zerreißt und Glas zersplittern lässt. Schall kann dich töten.

Das Lösen von Rubiks Würfel ist seit den 80er Jahren dramatisch schneller geworden

Betrachte dieses Stück Geschichte: Am Morgen des 27. August 1883 hörten Viehzüchter in einem Schafcamp außerhalb von Alice Springs, Australien, ein Geräusch wie zwei Schüsse aus einem Gewehr. In diesem Moment sprengte sich die indonesische Vulkaninsel Krakatoa in einer Entfernung von 2.233 Meilen in Stücke. Wissenschaftler halten dies für das wahrscheinlich lauteste Geräusch, das Menschen jemals genau gemessen haben. Es gibt nicht nur Aufzeichnungen darüber, dass Menschen das Geräusch des Krakatoa Tausende von Kilometern entfernt gehört haben, sondern es gibt auch physikalische Beweise dafür, dass das Geräusch der Vulkanexplosion mehrfach um den ganzen Globus gereist ist.

Nun hat niemand den Krakatoa in England oder Toronto gehört. In St. Petersburg war kein „Bumm“ zu hören. Stattdessen wurde an diesen Orten ein Anstieg des atmosphärischen Drucks registriert – die Luft selbst spannte sich an und ließ dann mit einem Seufzer nach, als die Schallwellen von Krakatoa durchliefen. Daraus lassen sich zwei wichtige Lehren über den Schall ziehen: Erstens: Man muss das lauteste Ding der Welt nicht sehen können, um es zu hören. Zweitens: Nur weil man ein Geräusch nicht hören kann, heißt das nicht, dass es nicht vorhanden ist. Geräusche sind mächtig und allgegenwärtig, und sie umgeben uns die ganze Zeit, ob wir uns dessen bewusst sind oder nicht.

Im Allgemeinen ist unsere Welt viel voller, als wir denken. Wir alle leben so, als wären wir Maria von Trapp, die ihre Arme auf einem leeren Feld herumschwingt. In Wirklichkeit sind wir eher wie Pendler in der U-Bahn um 17 Uhr – in alle Richtungen eingezwängt von den Molekülen, aus denen die Luft um uns herum besteht. Wenn Sie mit den Fingern schnippen, stoßen Sie die Teilchen neben sich an. Wenn sie wackeln, stoßen sie gegen die Teilchen neben ihnen, die wiederum die Teilchen neben ihnen anstoßen.

Diese Wackelpartikel sind das, was die Barometer der Welt nach dem Ausbruch des Krakatoa gemessen haben. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem überfüllten Zugwaggon. Wenn Sie Ihrem Sitznachbarn einen Hüftcheck verpassen würden – was ich nicht empfehle -, würde er sich verkrampfen und von Ihnen wegziehen. Dabei würde sie wahrscheinlich mit der nächsten Person zusammenstoßen, die sich ebenfalls verkrampfen und von Ihnen wegziehen würde. (Es würden auch Worte gewechselt werden, aber das ist weder relevant für unser Gedankenexperiment noch kinderfreundlich). In der Zwischenzeit hat sich die ursprüngliche Person, mit der Sie zusammengestoßen sind, entspannt. Das Muster wandert durch die Menge – stoßen-zittern-seufzen, stoßen-zittern-seufzen.

So sieht eine Schallwelle aus. Das ist auch der Grund, warum man im Weltraum keine Töne hören kann. In einem Vakuum ist es wie in einem leeren U-Bahn-Wagen – es gibt kein molekulares Medium, durch das sich das Muster aus Bewegung, Spannung und Entspannung ausbreiten kann. Ebenso breitet sich der Schall im Wasser etwas anders aus als in der Luft, weil die Moleküle im Wasser dichter gepackt sind – ein U-Bahn-Wagen in Tokio im Vergleich zu einem in New York.

So könnte das lauteste Tier der Erde tatsächlich im Meer leben. Pottwale nutzen die Echoortung zur Navigation, ähnlich wie Fledermäuse – sie geben ein Klickgeräusch von sich und können anhand der Art und Weise, wie die Schallwelle von Objekten abprallt und zu ihnen zurückkehrt, herausfinden, was in der Nähe ist. Das Klicken eines Pottwals hat eine Lautstärke von 200 Dezibel, die Einheit, mit der die Intensität eines Geräuschs gemessen wird, so Jennifer Miksis-Olds, außerordentliche Professorin für Akustik an der Penn State. Um Ihnen ein Gefühl für die Größenordnung zu geben: Das lauteste Geräusch, das die NASA je aufgezeichnet hat, war die erste Stufe der Saturn V-Rakete, die 204 Dezibel erreichte.

Aber der Wal ist nicht wirklich so laut wie die Rakete, sagte sie mir. Da Wasser dichter ist als Luft, wird der Schall im Wasser auf einer anderen Dezibel-Skala gemessen. In der Luft wäre der Pottwal zwar immer noch extrem laut, aber deutlich leiser – 174 Dezibel. Das entspricht in etwa den Dezibelwerten, die am nächstgelegenen Barometer, 100 Meilen vom Ausbruch des Krakatoa entfernt, gemessen wurden, und ist laut genug, um das Trommelfell von Menschen zu zerreißen. Es genügt zu sagen, dass man wahrscheinlich nicht viel Zeit damit verbringen möchte, mit Pottwalen zu schwimmen.

Da es beim Schall um die Bewegung von unsichtbaren Objekten geht, ist es auch möglich, dass diese Bewegung stattfindet und man sie nicht hört. Das liegt daran, dass die Moleküle genau richtig wackeln müssen, wenn sie auf unser Trommelfell treffen. Wenn die Bewegung durch die Menge der Moleküle zu langsam oder zu schnell verläuft, kann unser Körper diese Bewegung nicht in Signale umsetzen, die unser Gehirn versteht. Dies wird als Frequenz bezeichnet, die in Hertz gemessen wird. Der Mensch kann einen ziemlich breiten Bereich hören – 64 Hertz bis 23.000 Hertz.1

Aber Hertz und Dezibel sind unabhängig voneinander. Ein Ton kann extrem laut sein und trotzdem eine Frequenz haben, die wir nicht hören können. Das war es, was nach dem Ausbruch des Krakatoa bis nach England und darüber hinaus zu hören war: Schallwellen, die für Menschen unhörbar waren. Da extrem niederfrequente Schallwellen viel, viel weiter reisen können als höhere Frequenzen, sind es gerade niederfrequente Töne, die solche epischen Reisen machen können. Wissenschaftler nennen dies Infraschall, und sie horchen aus einer ganzen Reihe von Gründen danach. Die Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen verfügt über 60 Überwachungsstationen in 35 Ländern und nutzt Infraschall, um illegale Nukleardetonationen aufzuspüren. Das USArray, das von einem Konsortium von Universitäten und Regierungsbehörden verwaltet wird, misst Infraschall auf dem gesamten nordamerikanischen Kontinent, um etwas über Seismologie zu lernen. Beide Netze verwenden Mikrobarometer und Niederfrequenzmikrofone, die den modernen Infraschall auf ähnliche Weise aufspüren, wie Wissenschaftler einst den Infraschall von Krakatoa aufspürten.

Und es gibt viele, viele Geräusche, die man aufspüren kann, sagt Michael Hedlin. Er und seine Frau Catherine de Groot-Hedlin leiten das Laboratory for Atmospheric Acoustics der Scripps Institution of Oceanography und untersuchen Infraschalldaten. Hedlin kann diese Daten so verarbeiten – im Grunde nur beschleunigen -, dass sie für menschliche Ohren hörbar werden. Geistergeräusche in Fleisch und Blut.

Hedlins Sensoren hören Gewitter, die Hunderte von Kilometern entfernt vorbeiziehen. Sie hören die Geräusche des Kohleabbaus im nächsten Bundesstaat. Und dann sind da noch die konstanteren Geräusche. Der Wind bläst. Die Wellen des Ozeans schlagen aneinander. Die unhörbaren Signale reisen Hunderte von Meilen, manchmal Tausende. Als ich ihn aus dem Binnenstaat Minneapolis anrief, sagte Hedlin zu mir: „Sie sind wahrscheinlich von Meeresgeräuschen umgeben, die Sie nicht hören können.“

Milton Garces, der Direktor des Infraschall-Labors am Hawai’i-Institut für Geophysik und Planetologie, stimmte dem zu. Er sagte mir, dass insbesondere zwei Geräusche das Netz des Atomteststoppvertrags stören, weil sie so konstant, so allgegenwärtig und so laut sind. Das erste sind Mikrobarome, die an den Rändern von Stürmen auf See auftreten, wenn zwei Meereswellen, die in entgegengesetzte Richtungen laufen, aufeinander treffen und sich gegenseitig zu einer Welle verstärken, die größer ist als jede Welle für sich. Das andere ist einfach das Geräusch des Windes, das Infraschall-Dezibelwerte erreichen kann, die denen eines Motorrads entsprechen. „Wir haben unsere Hörschwelle entwickelt, um nicht durchzudrehen“, sagte Garces. „Wenn wir eine Hörschwelle in diesem Bereich hätten, wäre es schwierig zu kommunizieren. Es ist immer da.“

Auch mit diesem Schutz können extrem laute Infraschallwellen immer noch Auswirkungen auf unseren Körper haben. Menschen, die Infraschall von mehr als 110 Dezibel ausgesetzt sind, erleben Veränderungen ihres Blutdrucks und ihrer Atemfrequenz. Ihnen wird schwindlig und sie haben Schwierigkeiten, das Gleichgewicht zu halten. Im Jahr 1965 wurde in einem Experiment der Air Force festgestellt, dass Menschen, die 90 Sekunden lang Infraschall im Bereich von 151-153 Dezibel ausgesetzt waren, das Gefühl hatten, dass sich ihr Brustkorb unkontrolliert bewegte. Bei einer ausreichend hohen Dezibelzahl können die atmosphärischen Druckveränderungen des Infraschalls die Lungen aufblähen und entleeren und so als Mittel zur künstlichen Beatmung dienen.

Und deshalb, Kara Jo, möchte ich deine Frage nicht beantworten, ohne dir auch von dem lautesten Geräusch zu erzählen, das du nicht hören kannst. Das ist der Meteor von Tscheljabinsk, der am 15. Februar 2013 am Himmel über Südrussland, nahe der Grenze zwischen Europa und Asien, explodierte. Die Sensoren des Teststoppvertrags erfassten den Infraschall mehr als 9.000 Meilen von der Quelle entfernt, und die Schallwellen umkreisten den Globus. Der nächstgelegene Sensor war 435 Meilen entfernt, sagte mir Garces, und selbst in dieser Entfernung erreichte der Infraschall-Dezibel-Pegel 90. Es stellt sich heraus, dass die Dinge nicht „bumm“ sagen müssen, um bumm zu machen.