Schallwelle

Eine Schallwelle ist eine mechanische Störung, die sich durch ein Medium wie Luft, Wasser oder Feststoffe ausbreitet und über Druckschwankungen und Partikelverschiebung Energie und Informationen transportiert. Es umfasst ein breites Spektrum an Frequenzen, einschließlich der für den Menschen hörbaren Frequenzen (20 Hz bis 20 kHz) sowie Infraschall und Ultraschall, und ist für zahlreiche Anwendungen in der Kommunikation, Musik, medizinischen Bildgebung und Umweltüberwachung von grundlegender Bedeutung

Schallwellen sind Druckwellen, die sich in Flüssigkeiten, Gasen oder Festkörpern ausbreiten, im Gegensatz zu elektromagnetischen Wellen, die sich auch im Vakuum fortpflanzen können. Die Messung zurückgeworfener Schallwellen erlaubt Rückschlüsse auf die Eigenschaften, Lage und Zusammensetzung der durchdrungenen oder reflektierten Medien.

Schallwellen und Fernerkundung sind durch aktive akustische Fernerkundung verbunden, bei der Schallwellen zur Messung und Analyse von Objekten aus der Ferne eingesetzt werden. Dabei wird ein Schallimpuls ausgesendet und das zurückkehrende Echo analysiert, um Informationen über die Umgebung wie z.B. Meeresoberflächen oder die Atmosphäre zu erhalten. Diese Methode ergänzt oder ersetzt andere Fernerkundungstechniken, insbesondere dort, wo die elektromagnetische Strahlung nicht genutzt werden kann.

Anwendungen von Schallwellen in der Fernerkundung

• Unterwasserfernerkundung: Elektromagnetische Wellen (wie Licht und Radar) dringen nur sehr begrenzt ins Wasser ein, während Schallwellen effizient über weite Strecken im Wasser übertragen werden. Deshalb werden Sonarsysteme (akustische Fernerkundung) zur Kartierung des Meeresbodens, zur Bestandsaufnahme von Meeresfauna und -flora sowie zur Untersuchung von geologischen Strukturen verwendet.
• Seismische Erkundung: Bei der Untersuchung des Untergrunds (z.B. bei Öl-, Gas- und Mineralexploration) werden Schallwellen ausgesendet und die Reflexionen im Boden vermessen. So lassen sich Schichtstrukturen und Materialzusammensetzungen bestimmen.
• Atmosphärische Fernerkundung: Akustische Fernerkundungsverfahren wie SODAR (Sonic Detection And Ranging) nutzen Schallwellen, um Höhenprofile von Temperatur, Turbulenz und Windsystemen in der atmosphärischen Grenzschicht zu gewinnen. Die Messung basiert auf der Rückstreuung (Echo) von ausgesendeten Schallimpulsen an Dichteschwankungen innerhalb der Luft.
• Landschaft und Umwelt: Durch spezielle Verfahren können Schallwellen auch in festen Stoffen (z.B. Boden, Gletscher, Sanddünen) zur Bestimmung von Materialeigenschaften oder zur Überwachung von Bewegungen und Erschütterungen genutzt werden.