Auf
den ersten Blick würde der grösste vorstellbare Schalldruck in unserer
Atmosphäre (bei einem durchschnittlichen statischen Luftdruck von 101325
Pa) von 0 Pa - Vakuum bei der grössten negativen Auslenkung - bis zum doppelten Atmosphärendruck - grösste positive Auslenkung - reichen. Die Amplitude einer solchen massiven Schallwelle würde dem statischen Druck selbst entsprechen.
Wenn
man den Referenzschalldruck von 20 μPa für 0 dBSPL in Relation setzt,
ergibt sich ein Schalldruckpegel von 20 log (101325 / 20e-6) = 194
dBSPL. Der RMS-Wert einer Sinuswelle ist 3 dB niedriger als ihre
Spitzenamplitude. Daher müssen wir 3 dB subtrahieren, und erhalten 191
dBSPL für eine Sinuswelle mit dieser Auslenkung.
Diese
vereinfachte Betrachtung ignoriert jedoch die thermodynamischen
Eigenschaften der Luft, die eigentlich ein nichtlineares Medium für die
Schallwellenausbreitung ist. Bei Schalldruckpegeln unterhalb unserer
Schmerzschwelle sind die Druckschwankungen im Verhältnis zum statischen
Druck gering, sodass die Nichtlinearitäten als vernachlässigbar
angesehen werden können. Bei Werten von weit über 150 dB geraten wir
jedoch zunehmend in den Bereich der nichtlinearen Akustik. Unter
adiabatischen Bedingungen führt das Komprimieren der Luft zu einem
Temperaturanstieg, der wiederum die Ausbreitungsgeschwindigkeit erhöht.
Dies bedeutet, dass eine sinusförmige Schallwelle schneller in Richtung
Scheitelpunkt wandert als von diesem weg und die Wellenform in Richtung
eines Sägezahns verzerrt wird. Das entspricht der Einführung neuer
Frequenzkomponenten, die im Quellensignal nicht vorhanden waren. Selbst
wenn die PA-Industrie in der Lage wäre Anlagen bereitzustellen, die Sinuswellen bei so hohem Pegel sauber erzeugen können, würde das Signalstark verzerrt sein, wenn es unsere Ohren erreicht.
In der Praxis müssen sich PA-Hersteller manchmal mit der nichtlinearen
Akustik auseinandersetzen, beispielsweise an der Mündung von
Kompressions-Treibern, wo Schalldruckpegel von über 150 dB bei horngeladenen Hochtönern nicht ungewöhnlich sind.
Kurzzeitige
Druckpegel, die weit über die Grenze von 194 dBSPL hinausgehen,
existieren. Donner, Bomben und Vulkanausbrüche können Stoßwellen
erzeugen, deren Spitzenwerte deutlich höher als der zweifache statische
Druck sind. Da die maximal negative Auslenkung der Welle aber nicht
unter 0 Pa fallen kann, ist diesen Wellen ein Gleichanteil überlagert.
Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Luftmoleküle (und alles andere)
mit Überschallgeschwindigkeit vom Epizentrum der Explosion
weggeschleudert werden. Schockwellen gelten aber nicht als Schallwellen.
Ramona / NTi Audio
Auf den ersten Blick würde der grösste vorstellbare Schalldruck in unserer Atmosphäre (bei einem durchschnittlichen statischen Luftdruck von 101325 Pa) von 0 Pa - Vakuum bei der grössten negativen Auslenkung - bis zum doppelten Atmosphärendruck - grösste positive Auslenkung - reichen. Die Amplitude einer solchen massiven Schallwelle würde dem statischen Druck selbst entsprechen.