Warum breitet sich Schall im Wasser schneller aus als in der Luft?

Schall breitet sich in Wasser schneller aus als in Luft, vor allem weil Wasser im Vergleich zu Luft dichter ist und einen höheren Kompressionsmodul aufweist. Der Kompressionsmodul ist ein Maß für den Widerstand eines Stoffes gegen Kompression unter Druck. Im Wasser sind die Moleküle näher beieinander und können Schwingungen effizienter übertragen, was zu einer höheren Geschwindigkeit der Schallausbreitung führt. In der Luft sind die Moleküle stärker verteilt, was zu einer geringeren Dichte und einem geringeren Kompressionsmodul führt, was die Übertragung von Schallwellen verlangsamt.

Unter Wasser können wir vor allem deshalb nicht hören, weil unsere Ohren darauf ausgelegt sind, Schallwellen zu erkennen, die durch die Luft und nicht durch Wasser übertragen werden. Schallwellen breiten sich im Wasser aufgrund der höheren Dichte und der unterschiedlichen akustischen Impedanz im Vergleich zu Luft anders aus. Unter Wasser breiten sich Schallwellen effizienter und über größere Entfernungen aus, erreichen unsere Ohren jedoch aufgrund der Impedanzfehlanpassung und der Struktur unseres Gehörsystems, das auf Luftschall ausgelegt ist, nicht ohne weiteres.

Schall breitet sich in Flüssigkeiten schneller aus als in Gasen, da Flüssigkeiten wie Wasser im Vergleich zu Gasen wie Luft eine höhere Dichte und ein höheres Volumenmodul aufweisen. Diese Eigenschaften ermöglichen eine schnellere Ausbreitung von Schallwellen durch Flüssigkeiten, da die Moleküle näher beieinander liegen und Schwingungsenergie effektiver übertragen können als in Gasen, wo die Moleküle weiter verteilt sind.

Schall breitet sich in Wasser schneller aus als in Quecksilber, hauptsächlich aufgrund der unterschiedlichen Dichte und des Kompressionsmoduls zwischen den beiden Flüssigkeiten. Wasser ist dichter und hat im Vergleich zu Quecksilber einen höheren Kompressionsmodul, wodurch sich Schallwellen schneller durch Wasser ausbreiten können. Quecksilber hat eine geringere Dichte und einen geringeren Kompressionsmodul und überträgt Schallwellen im Vergleich zu Wasser langsamer.

Niederfrequente Schallwellen breiten sich im Wasser weiter aus, da sie im Vergleich zu hochfrequenten Wellen über die Distanz eine geringere Dämpfung (Energieverlust) erfahren. Dieses Phänomen tritt auf, weil Wassermoleküle höhere Frequenzen leichter absorbieren und streuen als niedrigere Frequenzen. Dadurch können niederfrequente Geräusche im Wasser längere Distanzen zurücklegen, bevor ihre Energie erheblich verloren geht, sodass sie unter Wasser über größere Entfernungen wahrnehmbar sind.