Schall ist eines der wichtigsten Hilfsmittel der Meeresforscher. Er verschafft ihnen ein Bild von der Welt unter Wasser. Im Ozean ist Licht Mangelware. Bei ungefähr 300 Metern Wassertiefe hat das Wasser auch das letzte bisschen Helligkeit verschluckt. Schallwellen hingegen durchdringen das Dunkel mühelos und legen unter Wasser 1.500 Meter in der Sekunde zurück. Objekte, wie Fische oder der Meeresboden reflektieren den Schall, so dass ein Teil der ausgesandten Schallwellen zum Sender zurückkehrt. Misst man die Zeit, die eine Schallwelle dafür benötigt, kann man daraus die Strecke berechnen, die die Welle zurückgelegt hat.
Die auf diesem Prinzip basierenden Geräte Seitensichtsonar und Echolot sind aus der Meeresforschung nicht mehr wegzudenken. Sie spüren Wracks, Unterwasservulkane und Korallenriffe auf, erkunden die Beschaffenheit des Meeresbodens, sammeln Daten für genaue Seekarten und helfen bei Navigation und der Suche nach Fischschwärmen.
Gefächerte Strahlen liefern mehr Informationen
Meerestechniker haben verschiedene akustische Messgeräte entwickelt, wie z.B. das Einstrahl-Echolot, das Fächerecholot und das Seitensichtsonar. Ein Einstrahl-Echolot misst die Wassertiefe direkt unter dem Schiff mit einem einzelnen Schallstrahl. Der Sender schickt einen Strahl senkrecht zum Meeresboden. Dort wird er teilweise reflektiert und kehrt zum Sender zurück, der auch gleichzeitig als Empfänger dient.
Im Gegensatz dazu wird bei einem Fächerecholot nicht nur ein Strahl ausgesendet sondert bis zu 100 Einzelstrahlen auf einmal. Wie der Name sagt, werden die Strahlen fächerförmig links und rechts des Schiffes ausgestrahlt. Ihr Ausgangswinkel ist jeweils um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzt. So wird die Wassertiefe nicht nur direkt unter dem Schiff, sondern auf einer breiten Linie quer zur Fahrtrichtung des Schiffes erfasst. Daraus kann per Computer eine 3-dimensionale Karte des Meeresbodens erstellt werden. Mit solch einem Fächerecholot entdeckten Wissenschaftler des DFG-Forschungszentrum Ozeanränder im Mai gerade einen gewaltigen Unterwassercanyon vor der Küste Mauretaniens (Westafrika), den frisch getauften Cap Timiris Canyon.
Schallfotos des Meeresbodens
Das typische Seitensichtsonargerät besteht aus einem so genannten Sonarfisch, der Schallsender und Empfänger enthält. Das Schiff schleppt diesen Sonarfisch in bestimmter Höhe über den Meeresboden. Dabei sendet das Gerät beidseits der Fahrtrichtung Schallwellen mit unterschiedlichen Frequenzen aus. Die eng gebündelten Schallsignale tasten den Meeresboden nacheinander ab. Jeder Strahl sammelt Informationen über ein schmales, quer zur Fahrtrichtung liegendes Stück Untergrund. Die höhere Frequenz liefert dabei eine bessere Auflösung, während die niedrigere eine höhere Reichweite besitzt.
Das Schiff fährt das zu untersuchende Gebiet in einem genau festgelegten Muster ab, um die gesamte Fläche zu erfassen. Das Seitensichtsonar misst dabei zwar nicht die Wassertiefe, aber es sammelt genauere Informationen über die Beschaffenheit des Meeresbodens als es das Echolot kann. Seitensichtsonare Bilder des Meeresbodens können fast fotografische Auflösung erreichen. Denn das Sonar misst nicht die Laufzeit des ausgesendeten Signals, sondern die Stärke des zurückkehrenden Signals. Ebener Boden reflektiert besser, als ein rauer Untergrund, der den Schall stark streut. So bringt Schall Licht ins Dunkel.
(DFG-Forschungszentrum Ozeanränder, 31.07.2003 – Kirsten Achenbach / DFG-Forschungszentrum Ozeanränder Bremen (RCOM))
