Walsignale schienen Schallgeschwindigkeit zu überschreiten: Welleninterferenz löst das Rätsel

Hydrophondaten, die Ozeanografen zur Überwachung von Walbewegungen verwenden, lieferten auf den ersten Blick ein Ergebnis, das die Gesetze der Physik infrage zu stellen schien. Bei Analysen vor der Küste von Massachusetts wurden einige Walsignale so aufgezeichnet, als würden sie sich schneller als die natürliche Schallgeschwindigkeit im Wasser bewegen.

Der Ozeanograf John Spiesberger von der University of Pennsylvania hielt dieses Ergebnis seiner entwickelten Software zunächst für eine technische Störung oder einen Programmierfehler. Doch bei einer detaillierten Überprüfung des Codes konnte kein offensichtlicher Fehler gefunden werden. Daraufhin begannen die Forscher, die Ursache für die Anomalie in den Messungen in physikalischen Prozessen zu suchen.

Um die Position von Walen zu bestimmen, werden am Meeresboden installierte Hydrophon-Netzwerke genutzt. In diesen Systemen kann der Standort des Tieres durch die Berechnung der Zeitdifferenz ermittelt werden, mit der die Signale bei verschiedenen Empfängern eintreffen. Signale von Walen, die sich nahe der Oberfläche bewegen, können jedoch bei diesen Berechnungen ungewöhnliche Ergebnisse liefern.

SCHALL WURDE NICHT SCHNELLER, DER SIGNALGIPFEL VERSCHOB SICH

Nach Einschätzung von Spiesberger und Eugene Terray vom Woods Hole Oceanographic Institution ist der Grund für die außergewöhnliche Aufzeichnung, dass die direkt eintreffende Schallwelle und das von der Wasseroberfläche reflektierte Echo die Hydrophone gleichzeitig erreichen. Wenn sich diese beiden Wellen überlagern, verändern sich Stärke und Form des Signals; der vom Empfänger aufgezeichnete Spitzenwert tritt früher als normal auf.

Daher überschreitet der Schall selbst nicht die Geschwindigkeitsgrenze im Wasser. Der in der Messung beobachtete „schnellere“ Effekt wird als akustische Täuschung erklärt, die durch die Überlagerung der Wellen entsteht. Die Forscher geben an, dass dieser Umstand mit dem unerwarteten Welleninterferenzeffekt übereinstimmt, der im Rahmen von Albert Einsteins spezieller Relativitätstheorie beschrieben wird.

In der nächsten Phase der Studie soll dieser theoretisch erklärte Effekt unter Wasser experimentell bestätigt werden. Zudem wurde mitgeteilt, dass die Forscher planen, ähnliche Interferenzeffekte anstelle von Schallwellen mit Lichtwellen zu testen.

Nachrichtenquelle: 12punto