Lautstärke

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Lautstärke ist eine Grösse, die mit Schall einhergeht. Schallwellen transportieren Töne und Klänge zu unseren Ohren. Wie laut wir einen Ton wahrnehmen, hängt von der Wellenhöhe und unserem persönlichen Gehör ab. Ob ein Ton, Klang oder Geräusch laut oder leise ist, lässt sich physikalisch über den Schallpegel messen. Die Masseinheit dazu sind Dezibel.

Wir unterscheiden Lautstärke in der physikalischen Akustik und Lautstärke in der psychologischen Akustik. Denn subjektive Schallempfindungen in der Psychoakustik sind nicht eindeutig messbar.

Was ist eigentlich Lautstärke?

Der Mensch hört Töne und Geräusche in verschiedenen Lautstärken. Aber was ist eine hörbare Lautstärke? Wer definiert was laut und was leise ist? Die Antwort liegt in der Physik, genauer in folgenden Teilbereichen:

• Akustik
• Psychoakustik

Die Akustik (griechisch «akuein» = hören) ist die Lehre vom Schall und deren Wirkungen. Die Hörakustik beschäftigt sich mit dem Teilbereich des Wellenspektrums, welches vom menschlichen Gehör wahrgenommen werden kann. Dies betrifft also nicht nur die hörbaren Frequenzen, sondern eben auch die hörbaren Lautstärken.

Die Akustik ist die Lehre vom Schall und deren Wirkungen.

Die Lautstärke eines Tons hängt von der Amplitude, also von dessen Ausschlag ab. Einfach gesagt, je höher eine Welle, desto lauter der Ton oder je lauter ich schreie, umso höher ist der Ausschlag der Amplituden-Welle. Die Amplitude als Grösse der Physik beschreibt die Höhe der Wellenspitzen und Wellentäler.

• Grosse Amplitude = lauter Ton
• Kleine Amplitude = leiser Ton

Die Frequenz eines Tons dagegen beschreibt die Wiederholungsrate der Wellen, sprich die Tonhöhe. Die Sprache der Frauen hat mehr hohe, helle Töne, währenddessen die Stimme der Männer mehr tiefe, dunkle Basstöne beinhaltet.

• Enge Wellen = hoher Ton
• Weite Wellen = tiefer Ton

Es gibt also auch Töne und Geräusche, welche vom Menschen nicht wahrnehmbar sind. Sei es wegen der fehlenden Lautstärkeintensität (Einheit Dezibel) oder der Frequenz (Einheit Hertz). Das bedeutet aber nicht, dass sie nicht um uns herum sind. Es gibt also Frequenzen unterhalb unseres hörbaren Spektrums, den sogenannten Infraschall, welchen z.B. Elefanten hören oder oberhalb unseres Spektrums den Ultraschall, welchen Fledermäuse zur Ortung benutzen.

 

 

Lautstärke ist auch eine physiologische Grösse

Menschen nehmen Tonhöhe und die Lautstärke auf unterschiedliche Weise wahr. Nicht jedes Ohr und Gehirn verarbeitet diese Grössen absolut gleich. Je nach Frequenz, Anzahl der Wiederholungen und eigener Hör-Sensibilität kann ein Geräusch im Ohr mit der Zeit immer lauter klingen (z.B. ein Presslufthammer). Hohe Töne empfinden wir subjektiv häufig als lauter, denn tiefe, selbst wenn die Amplitude simpel betrachtet, dieselbe ist. Lautstärke und Tonhöhe werden daher als physiologische und nicht als physikalische Grössen bezeichnet.

Wie hören wir laut und leise?

Schallwellen, die auf unsere Ohren treffen werden von den Ohrmuscheln eingefangen und komprimiert. Erst hinter dem Trommelfell und den Gehörknöchelchen treffen sie auf unser eigentliches Hörorgan, die Hörschnecke. Darin befinden sich tausende feinste Haarsinneszellen, die Zilien. Über die Bewegung dieser Härchen und eine weitere Membran (Basilarmembran) wird Schall in elektrische Impulse verwandelt. Ob wir etwas Lautes oder Leises hören, richtet sich nach der Anzahl der empfangenen Nervenimpulse. Höhe und Tiefe von Tönen hängen von Qualität des empfangenen Impulses ab. Bei Hörschädigungen lässt die Funktionierten der Zilien nach. Folglich werden weniger Impulse verarbeitet und der Mensch hört leiser, verfälscht oder schlimmstenfalls gar nichts mehr. Umgekehrt können bei einer Übersensibilität des Gehörs, Nervenimpulse überbewertet werden. Durch Überforderung der Nervenbahnen intensiviert sich das Gehörte.

Lautstärke kann man messen

Trotz der persönlichen Wahrnehmungsunterschiede kann man also Lautstärken messen, wenn man einen Bezugspunkt setzt. Physikalisch spricht man in diesem Zusammenhang vom Schallpegel. Um diese Schallpegel zu messen, gibts handliche Schallpegelmessgeräte (Schalldruckpegelmessgeräte), auch Phonometer genannt, welche dafür eingesetzt werden, um zum Beispiel den Strassenlärm zu messen. Mit einem sogenannten Audiometer, mit welchem die Ohrenärzte und Hörakustiker Hörtests durchführen, misst man die gehörte Lautstärke eines Probanden.

• Schallpegelmessgeräte (Schalldruckpegelmessgeräte)
• Phonometer
• Audiometer

Ein Phonometer wird dafür eingesetzt, um den Strassenlärm zu messen.

Welche Einheit hat eigentlich die Lautstärke?

Die bekanntesten Masseinheiten für Lautstärke sind Dezibel und Phon. Während Dezibel die physikalische Lautstärke darstellt, gibt die Einheit Phon den psychologischen Lautstärkepegel (Ln) an. Ein weiterer psychoakustischer Wert ist die Lautheit (N) mit Einheit Sone, welche angibt, wie laut ein Schallereignis subjektiv empfunden wird.

• Dezibel
• Phon

Wir konzentrieren uns der einfachheitshalber im Folgenden auf die physikalische Lautstärke.

Zusammenhang von Lautstärke und Schallpegel

Der umgangssprachliche Lautstärkepegel ist also eine subjektive Lautstärkewahrnehmung und nicht geeignet für die objektive Lautstärkemessung. Folge dessen misst man die objektive Lautstärke anhand des Schallpegels. Bei den Begrifflichkeiten von Schall, Schalldruck, Schallpegel, Schalldruckpegel usw. kann aber schnell die Orientierung verloren gehen. Aus diesem Grund hat man zum Messen verschiedene Einheiten und Darstellungen definiert.

Ein Schallpegelmesser der das Hörempfinden abbilden soll, wird also z.B. als physikalischer Schalldruckpegel in dB SPL ausgewiesen. Die Einheit «SPL» steht im englischen für «Sound-Pressure-Level» und übersetzt ins deutsche «Schall-Druck-Pegel».

 

 

Häufig haben Schallpegelmesser noch einen eingebauten Filter. Der sogenannte A-Filter berücksichtigt vor allem die Sprach-Frequenzen zwischen 1 kHz bis 5 kHz und ergänzt die dB Anzeige durch ein eingeklammertes «A» wie z.B. 65 dB (A).

Würde man den Schalldruck in der Einheit Pascal (Pa) ausweisen, so erhielte man extrem grosse und unübersichtliche Zahlen. Beispiel Gewehr: Dieses hat je nach Kaliber und neben dem Ohr abgefeuert einen ungefähren Spitzen-Schalldruckpegel von rund 50'000 Pascal. Dies entspricht einem Schalldruck von 50’000’000'000 Mikropascal. Dem gegenübergestellt der Schalldruckpegel ergibt rund 188 dB SPL was wesentlich einfacher abzulesen ist.

 

Beispiele für Lautstärken in Umwelt und Technik

Unter Dezibel-Zahlen können sich die meisten sicher nicht viel vorstellen. Wie laut ist 60dB? Was ist Zimmerlautstärke? Wieviel dB sind schädlich?

Die Dezibel-Skala vereinfacht uns eine Lautstärken Übersicht und startet bei der menschlichen Hörfähigkeit. Je nach Literatur geht diese von 0 bis 200 Dezibel. Der Bezugspunkt ist die Schwelle, ab welcher durchschnittliche Menschen die Lautstärke eines Tones bewusst wahrnehmen können. Sprich, die Dezibelskala wurde einmal von Menschen definiert und festgelegt.

0 Dezibel definiert die menschliche Hörschwelle, ab welcher wir beginnen Töne wahrzunehmen. Das bedeutet noch nicht, dass wir da verstehen.

Ab 40 Dezibel beginnen wir ungefähr zu verstehen. Dies entspricht einer Flüsterlautstärke auf einen Meter Abstand. Hierbei muss sich der Empfänger aber sehr konzentrieren und es muss eine ruhige Umgebung herrschen. Denn wenn Nebengeräusche dazwischen funken, wird das Verstehen bereits wieder schwieriger.

Bei 60 bis 65 Dezibel verstehen wir normal laute Sprache gut, wenn unser Gehör noch in Ordnung ist. Dies ist die normale Gesprächslautstärke in ruhiger Umgebung.

Ab 85 Dezibel wird es unangenehm laut und entspricht einer Person, welche mich anschreit. Ein andauernder Geräuschpegel wie z.B. in einer Industriehalle kann ab dieser Schwelle einen Hörschaden zuführen. Ab dieser Dauerlautstärke gilt es sich mit einem Gehörschutz zu schützen.

Bei 120 Dezibel liegt die Schmerzgrenze für unerträglichen Lärm, welcher innert kurzer Zeit einen dauerhaften Gehörschaden verursachen kann.

Lautstärken Tabelle anhand der Dezibel-Skala

Verständlich werden diese Lautstärke-Grössen durch Beispiele in unserer Dezibel-Tabelle (Dezibelwerte nach dB A). Die meisten Beispiele richten sich auf ein Meter Abstand oder direkt am zugerichteten Ohr. Die Lautstärke-Werte sind Richtwerte, denn ein Feuerwerks-Böller kann ja je nach Schiesspulver und Beschaffenheit verschieden laut sein.

Lautstärken Tabelle anhand der Dezibel-Skala.

Als normal empfinden wir Klänge und Geräusche zwischen 30 und 85 Lautstärke. Wobei Spitzen natürlich die Ausnahme bleiben sollten. Alle Werte darüber verursachen schon nach kurzer Dauer deutlichen Hörstress oder ernsthafte Verletzungen im Gehör.

Interessante Lautstärken-Rekorde

Mit 140 Lautstärke sind Autorennen die lautesten Sportereignisse dieser Welt. Kampfjets und Gewehrschüsse liegen ebenfalls deutlich über der Schmerzgrenze. Die lautesten Handfeuerwaffen bringen es auf 160, Handgranaten auf 185 Lautstärke. Im 19. Jahrhundert stellte der Ausbruch des Krakatau-Vulkans in Indonesien einen ersten Geräusch-Rekord auf. Noch niemals zuvor in der Geschichte der Schallmessung wurden eine Lautstärke dieser Grösse registriert. Als 1883 eine gewaltige Explosion den Krater auseinanderriss, meldeten Messgeräte in 160 Kilometern Entfernung 180 Lautstärke. Direkt am Unglücksort muss der Schallpegel bei mindestens 200 Lautstärke gelegen haben.

Als 1883 der Krakatau-Vulkans in Indonesien ausbracht, gab es einen Knall mit 200 Dezibel Lautstärke.

Das Schiff Norham Castle befand sich etwa 40 Kilometer von der Unglücksstelle entfernt. Allen Männern an Bord riss das Trommelfell. Im Tierreich ist ein unscheinbarer Krebs der absolute Rekordhalter. Der durchschnittlich nur 5 Zentimeter lange Pistolenkrebs kann mit seinen Scheren Geräusche mit 250 Lautstärke erzeugen. Gleich danach kommt der Pottwal mit 230 Lautstärke. Den menschlichen Dezibel-Rekord hält die Britin Jill Drake. Im Jahr 2000 hat sie bei einem Wettbewerb in London mit 129 Lautstärke den lautesten Schrei aller Zeiten losgelassen. Am leisesten ist es auf dieser Welt im Labor des Computer-Riesen Microsoft. Dessen Testräume im US-Bundesstaat Washington sind so gut isoliert, dass rechnerisch minus 20,3 Lautstärke Geräuschpegel vorhanden sind.

Gehörschäden und Tinnitus durch Lautstärke und Lärm

Ohne Schutz sollte sich kein Mensch regelmässigem Lärm über 85 Lautstärke aussetzen. Wer ab und zu mal ein Rockkonzert besucht, muss nicht sofort einen bleibenden Schaden davontragen. Das Gehör kann sich nach einer Belastung wieder regenerieren. Allerdings müssen dazu deutliche Hör-Ruhephasen stattfinden. Regelmässige Besuche in lauten Diskotheken können das Gehör dauerhaft schädigen. Ständige Beschallung über Kopfhörer ist mindestens genauso gefährlich. In der Regel bringt es die Musik auf 70 bis 100 dB. Jugendliche, die ohne Kopfhörer und Musik gar nicht mehr aus dem Haus gehen, riskieren chronische Hörschaden. Durch die Dauerbeschallung werden die Zilien in der Hörschnecke überlastet. Können die sich nach Hör-Spitzen nicht mehr ausreichend erholen, werden sie spröde, brechen ab oder verkleben. Die Hörleistung des Menschen nimmt dann deutlich ab. Beim Knalltrauma findet eine traumatische Überlastung des Innenohres statt. Auslöser sind Geräusche ab 140 dB. Durch den Gehör-Schock kommt es zu Stoffwechselstörungen und meistens auch zu einem vorübergehenden Tinnitus.

Wie viel Lärm und Lautstärke verträgt ein Mensch?

Neben der deutlichen Überlastung durch laute Geräusche oder Maschinen ist die schleichende Lärmbelastung ein grosses Problem. Manchmal tauchen Symptome auf und Betroffenen ist gar nicht klar, dass Schall die eigentliche Ursache für die Störungen ist. Ist das Gehör eines Menschen dauerhaft überlastet, können sich diese Folgeschäden einstellen:

• andauernde Nervosität und Stress
• Überempfindlichkeit
• Konzentrationsstörungen
• Müdigkeit
• Bluthochdruck
• Herz-Kreislauf-Probleme
• Gedächtnisstörungen
• psychische Störungen

Werte wie Klang und dessen Interpretation spielen eine weitere Rolle bei der Überforderung. Geräusche, die wir als belästigend empfinden, schaden uns mehr. Genauso ist es, wenn wir die Liebe und damit den Gleichklang zu einer Musikrichtung nicht teilen.

Wälder, Meditationsräume oder die Berge bieten gestressten Ohren wertvollen Zugang zur Ruhe und Stille.

Das dauernde Klavierspiel des Nachbarn stört einen Klassik-Liebhaber weniger als jemanden, der diese Musik ablehnt. Subjektiv bewerten wir dann auch die Lautstärke anders. Das Gehirn neigt dazu, störende Geräusche, die nicht beseitigt werden können, nach einiger Zeit auszufiltern. Das ist eine Schutzmassnahme, um die geistige Überforderung zu reduzieren. Ein Beispiel dafür wäre Anwohner einer stark befahrenen Strasse oder Menschen, die nahe einem Flugplatz leben. Mit den Jahren berichten Leute davon, den Lärm gar nicht mehr bewusst wahrzunehmen. Dennoch ist er vorhanden und kann unbewusst Schäden im Gehör anrichten.

Im Militär werden sogar akustische Schallkanonen benutzt (Long Range Acoustic Device – kurz LRAD), mit welchen herkömmliche Lautsprecher-Durchsagen, aber auch schmerzvolle, laute Töne ausgestrahlt werden können. Dies ist zwar keine tödliche Waffe, kann aber gesundheitliche Probleme verursachen. Denn die Schallkanone sendet akustische Frequenzen zwischen 2kHz bis 3kHz mit rund 150 Dezibel Schalldruckpegel. Der laute und schrille Ton versursacht in der Nähe einen starken Schmerzreiz. Die starke Beschallung kann über längere Dauer zu einem Hörschaden führen. Angewendet werden diese Schallkanonen auf Schiffen zum Beispiel gegen Piraten wie vor der Küste Somalia. Diese können sich aber mit einem Gehörschutz vor dessen schützen.

Leise Töne bieten Erholung für Lautstärke gestresste Ohren

Instinktiv suchen Menschen die Stille und Natur auf, um das Gehör und das ganze Wesen zu entlasten. Wälder, Meditationsräume oder die Berge bieten gestressten Ohren wertvollen Zugang zur Ruhe und Stille. In Grossstädten werden Räume der Stille eingerichtet, um Menschen diese Erholung zu bieten. In der Schweiz sind die Autobahnkirche in Uri, der „Meditations Raum“ der Fifa in Zürich oder der Andachtsraum im Flughafen Zürich, Beispiel für solche Oasen der Ruhe. Aber auch das Schlafzimmer Zuhause ist ein Zufluchtsort für Erholung von der lauten Umwelt. Ohrgeräusche wie Tinnitus sind häufig ein Zeichen für Stress und entstehen zum Beispiel nach einem lauten Konzert. Dann erholt sich unser Gehör beim Schlafen im ruhigen Schlafzimmer über Nacht. Generell gilt aber, seine Sie vorsichtig mit zu lauter Lautstärke, das menschliche Ohr vergisst nie und holt Sie im Alter mit einem intensiveren Hörverlust ein.