Schall unter Wasser: hörbar, aber nicht ortbar

Geraetetaucher blickt aus der Tiefe nach oben, waehrend ueber ihm der Rumpf eines Motorboots mit Schraubenwasserspur vorbeizieht. — Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Schall unter Wasser breitet sich rund viermal so schnell aus wie in Luft und trägt dabei weiter — aber er verrät dem Taucher nicht, woher er kommt. Diese eine Eigenart prägt alles Übrige: Akustische Signale sind unter Wasser gut zu hören und schlecht zu orten. Wer ein Motorboot hört, weiß deshalb noch lange nicht, wo es ist.

Wie schnell Schall im Wasser ist

Das Lehrbuch für Forschungstaucher von König und Lipp führt die Schallgeschwindigkeit in einer eigenen Tabelle: 333 m/s in Luft, 1440 m/s in reinem Wasser und 1500 m/s in Salzwasser von 35 PSU bei 14 °C. Das Verhältnis beziffert dieselbe Quelle mit etwa 4,5. Divers Alert Network formuliert es in einem Beitrag von Jim Gunderson vorsichtiger — Schall sei unter Wasser „more than four times faster“ — und begründet es mit dem dichteren Medium.

Die Geschwindigkeit ist keine feste Zahl, sondern hängt an Temperatur, Salzgehalt und Druck. Bei 35 PSU und Oberflächendruck nennt das Lehrbuch 1449,3 m/s bei 0 °C und 1545,8 m/s bei 30 °C; in 1000 dbar sind es 1465,8 beziehungsweise 1562,5 m/s. Für den Taucher ist daran nur eines wichtig: Die Unterschiede sind klein gegenüber dem Sprung von Luft zu Wasser.

Warum das Richtungshören versagt

An Land ortet das Gehör eine Schallquelle über den winzigen Zeitunterschied, mit dem der Schall das nähere und das fernere Ohr erreicht. Genau dieser Zeitunterschied wird im Wasser zusammengedrückt: Er ist nach König und Lipp etwa um denselben Faktor 4,5 kleiner und kann deshalb kaum noch zur Richtungsbestimmung genutzt werden. Der Satz dort lautet: „Die Richtungsortung einer Schallquelle ist unter Wasser kaum möglich.“

Wie weit das führt, zeigt ein Beispiel aus dem DAN-Beitrag: Eine Fähre in etwa einer Viertelmeile Entfernung — rund 400 Meter — klang für einen Taucher in 45 Fuß, also knapp 14 Metern Tiefe, als führe sie unmittelbar über ihm. Hörbar bleibt der Schall also sehr wohl; nur Richtung und Entfernung gibt er nicht mehr preis.

Daraus folgt die Gefahr, die beide Quellen nennen: Ein sich näherndes Motorboot ist unter Wasser zu hören, aber nicht zu orten. König und Lipp führen das ausdrücklich als Gefährdung für Taucher auf. Dasselbe gilt für militärische Sonargeräte und für Unterwassersprengungen, etwa in der Sedimentforschung — Tauchen in deren Nähe ist nach derselben Darstellung gefährlich.

Was die Kopfhaube damit macht

Ein Detail aus demselben Abschnitt betrifft jeden, der im kalten Wasser taucht: Eine Kopfhaube aus Neopren filtert Schall oberhalb von etwa 1000 Hz. Das trifft genau den Bereich, in dem die meisten künstlichen Signalgeber liegen. Wer mit Haube taucht, hört also nicht nur schlechter, sondern vor allem die hohen Töne schlechter.

Akustische Signale: der Vorteil, der bleibt

Gegenüber den Tauchzeichen hat der Schall einen Vorzug, den DAN hervorhebt: Ein hörbares Signal braucht keine Sichtverbindung. Es erreicht den Partner auch dann, wenn er gerade nicht herschaut oder wenn die Sicht es nicht hergibt. Als Signalmittel nennt derselbe Beitrag die Faust, die auf die offene Hand schlägt, den Tankbanger — eine harte Kunststoffkugel am Flaschengurt —, einen Handgeräuschgeber aus einer Metallröhre mit Rasselfüllung und den sogenannten Honker am Inflatorschlauch des Jackets, der wie eine Ente klingt.

Auf der anderen Seite steht das Rückrufsignal der Bootsbesatzung. DAN führt drei Wege auf: einen Unterwasserlautsprecher, Schlagen auf Rumpf oder Leiter und das Hochdrehen des Motors bei eingelegtem Leerlauf. Welches Signal gilt und was danach zu tun ist, gehört ins Briefing — ein Rückrufsignal, das niemand zuordnen kann, ist keines.

Derselbe Beitrag weist auf zwei Geräusche hin, die kein Gerät erzeugt: das Schreien durch den Atemregler und die plötzliche Änderung im Atemrhythmus eines Partners. Ein ungewöhnlich lautes oder ungewöhnlich schwaches Atemgeräusch kann auf einen Taucher in Not deuten.

Lärm als Gesundheitsfrage

Für das gewerbliche Tauchen hat die britische Health and Safety Executive die Lärmbelastung von Tauchern in einem eigenen Bericht (RR735) zusammengetragen. Die Kernaussagen: Taucher sind über und unter Wasser regelmäßig Geräuschen ausgesetzt, die laut genug sind, um das Gehör zu schädigen, und audiometrische Untersuchungen zeigen eine Beeinträchtigung durch tauchspezifische Einflüsse. Bei nassem Ohr ist das Hören unter Wasser weniger empfindlich als an Land, weshalb der Bericht eine unterwassergewichtete Bewertungsskala verlangt. Vorgeschlagen werden eine Strategie zur Lärmminderung und ein Überwachungsprogramm mit audiometrischen Tests. Das ist eine Regelung für Berufstaucher und kein Sporttauchstandard.

Dass der Schall trotzdem schon in die Grundausbildung gehört, zeigt der Mindeststandard des Recreational Scuba Training Council für die Open-Water-Ausbildung: Er führt den Schall neben Licht, Auftrieb, Druck, Gasgesetzen und Temperatur unter den Pflichtthemen der Tauchphysik.

Als Tauchlehrer sage ich den Satz im Briefing immer gleich: Das Boot, das du hörst, ist nicht da, wo du es hörst. Daraus folgt alles Praktische — aufgetaucht wird an der Leine oder unter einer Boje, nicht irgendwo; vor dem letzten Meter wird nach oben geschaut, nicht gehorcht; und wer Motorengeräusch wahrnimmt, bleibt flach unter der Oberfläche, statt sie zu durchstoßen.

Warum kann ich unter Wasser nicht hören, woher ein Geräusch kommt?

Weil das Gehör die Richtung über den Zeitunterschied zwischen beiden Ohren bestimmt und dieser Unterschied im Wasser etwa um den Faktor 4,5 kleiner ausfällt als in Luft — dieselbe Zahl, um die der Schall im Wasser schneller ist. König und Lipp halten dazu fest, die Richtungsortung sei unter Wasser kaum möglich. Hörbar bleibt das Geräusch; nur Richtung und Entfernung lassen sich nicht mehr abschätzen.

Wie schnell ist Schall im Wasser genau?

Das hängt von Temperatur, Salzgehalt und Druck ab. Das Lehrbuch für Forschungstaucher nennt 1440 m/s für reines Wasser und 1500 m/s für Salzwasser mit 35 PSU bei 14 °C, gegenüber 333 m/s in Luft. Bei 35 PSU und Oberflächendruck reicht die Spanne von 1449,3 m/s bei 0 °C bis 1545,8 m/s bei 30 °C.

Taugt ein Tankbanger als Notsignal?

Als Signal, das Aufmerksamkeit erzeugt, ja — es braucht anders als ein Handzeichen keine Sichtverbindung. Als Richtungsangabe nein: Der Partner hört den Schlag, weiß aber nicht, wo er herkommt, und sucht dann mit den Augen. Dazu kommt, dass eine Neopren-Kopfhaube Schall oberhalb von etwa 1000 Hz filtert. Was ein bestimmtes Signal bedeutet, muss vorher abgesprochen sein; eine verbandsübergreifende Festlegung dafür liegt diesem Eintrag nicht zugrunde.

Quellen

König/Lipp, Lehrbuch für Forschungstaucher, Kapitel 1: Physikalische Grundlagen (PDF), Abschnitt 1.7 Akustik — Schallgeschwindigkeiten in Luft, reinem Wasser und Salzwasser samt Temperatur- und Druckabhängigkeit, der Faktor 4,5, der Satz zur Richtungsortung, die verkleinerte Laufzeitdifferenz zwischen beiden Ohren, die Gefährdung durch sich nähernde Motorboote, die Filterwirkung der Neopren-Kopfhaube oberhalb etwa 1000 Hz sowie der Hinweis auf Sonargeräte und Unterwassersprengungen.
Jim Gunderson: Sound in the Silence (DAN, Alert Diver Q3/Q4 2021) — Schall im Wasser „more than four times faster“, die Fähre in rund 400 Metern Entfernung, die schlechtere Richtungs- und Entfernungsbestimmung, der Vorzug hörbarer Signale gegenüber Handzeichen, Tankbanger, Handgeräuschgeber und Honker, die drei Rückrufverfahren der Bootsbesatzung und die Hinweise auf veränderte Atemgeräusche.
Health and Safety Executive: RR735 — Review of diver noise exposure — Lärmbelastung über und unter Wasser, nachweisbare Beeinträchtigung des Gehörs durch tauchspezifische Einflüsse, geringere Empfindlichkeit bei nassem Ohr, Forderung nach einer unterwassergewichteten Skala, Lärmminderungsstrategie und audiometrische Überwachung.
RSTC: Minimum Course Content for Open Water Scuba Certification (PDF) — Schall als Pflichtthema der Tauchphysik in der Grundausbildung.

Zur Quellenlage: Die Zahlen stammen aus einem Hochschullehrbuch für Forschungstaucher, die Praxisangaben aus einer Zeitschrift eines tauchmedizinischen Dienstes. Ein Standard von CMAS, SSI, PADI oder TDI zum Hören unter Wasser liegt nicht zugrunde. Die beiden Angaben zum Geschwindigkeitsverhältnis gehen leicht auseinander — das Lehrbuch nennt etwa 4,5, der DAN-Beitrag „mehr als viermal“; beide Werte stehen hier ihrem Urheber zugeordnet nebeneinander. Der HSE-Bericht betrifft das gewerbliche Tauchen und ist kein Sporttauchstandard; konkrete Dezibelwerte nennt die zugrunde gelegte Zusammenfassung nicht. Zum Mechanismus des Hörens unter Wasser — insbesondere zum Anteil der Knochenleitung — trifft keine der genannten Quellen eine Aussage, weshalb der Eintrag dazu keine macht.