Die Schallgeschwindigkeit kann ein Minimum aufweisen

Wissenschaftliche Erklärung

Während die Schallgeschwindigkeit in Wasser mit der Temperatur ein Maximum zeigt (Anomalie 30), kann sie unter bestimmten Druckbedingungen auch ein Minimum aufweisen. Bei hohen Drücken verschiebt sich das Zusammenspiel von Dichte und Kompressibilität so, dass die Schallgeschwindigkeit zunächst sinkt, einen Tiefpunkt erreicht und dann wieder ansteigt.

In einer normalen Flüssigkeit würde man erwarten, dass die Schallgeschwindigkeit mit steigendem Druck monoton zunimmt, weil sich das Medium verdichtet. Bei Wasser überlagern sich jedoch zwei gegenläfige Effekte: Der Druck bricht die offene Wasserstoffbrückenstruktur auf, was zunächst die lokale Ordnung verringert und die Kompressibilität erhöhen kann. Erst bei noch höherem Druck dominiert die reine Verdichtung, und die Schallgeschwindigkeit steigt wieder an.

Dieses Minimum tritt vor allem im Bereich niedriger Temperaturen und mittlerer Drücke auf, wo der Strukturkonflikt zwischen den beiden Formen flüssigen Wassers am stärksten ist.

Alltagsrelevanz

In der Tiefsee, wo sowohl Druck als auch Temperatur die Schallausbreitung beeinflussen, kann dieses Minimum zur Bildung von Schallkanälen beitragen. In einem solchen Kanal wird Schall wie in einem Wellenleiter gefangen: Wellen, die nach oben oder unten abweichen, werden durch die zunehmende Schallgeschwindigkeit zurückgebogen. Diese Kanäle ermöglichen es, Unterwassersignale über enorme Distanzen zu übertragen.