Die Königskammer in der Cheops-Pyramide erzeugt Töne durch Eigenschwingungen. Der kleine Eingang der Königskammer dient als Schallaustausch in einer bestimmten tiefen Frequenz.
Die Form der Königskammer erinnert an einen Bassreflex-Lautsprecher.
Das Gehäuse ist nicht geschlossen, sondern mit einer Öffnung, genannt Bassreflexkanal, nach außen hin verbunden. Dadurch wird der Bass verstärkt und es entsteht ein deutlich höherer Schalldruckpegel.
Der Bassreflexkanal hat ein Innenvolumen, welches in Verbindung mit dem Volumen in der Königskammer eine ganz bestimmte Resonanzfrequenz erzeugt. Dieser Effekt ist vergleichbar mit dem Öffnen einer Seitenscheibe im fahrenden Auto, wo es zu einem sogenannten 'Wummern' kommen kann. Die Luftmassen bewegen sich rhythmisch hin und her, was als äußerst unangenehm empfunden wird.
Eine Berechnung der 'Wummer'-Frequenz ist technisch durchaus möglich. Hierbei sind die Abmessungen der Königskammer und des Eingangskanals entscheidend. Es gibt verschiedene Angaben zu den Abmessungen im Internet. In der folgenden Abbildung ist die Königskammer schematisch als Klangkammer mit Resonanzkanal und entsprechender Bemaßung dargestellt.
Bild 1: Berechnung der Resonanzfrequenz im Kanal anhand der Abmessungen.
Obwohl dieser Abschnitt für das Verständnis der Funktion der Königskammer nicht relevant ist, richtet er sich ausschließlich an Leser, die meine Berechnungen überprüfen oder eigene Berechnungen in der akustischen Archäologie durchführen möchten.
Die Formel ermöglicht die Berechnung der Resonanzfrequenz bei rechteckigem Querschnitt. Die normale runde Form von Bassreflexöffnungen einer Lautsprecherbox wird durch den äquivalenten Radius R berechnet. Dieser wird aus der Fläche der rechteckigen Öffnung (1,05 m und 1,11 m) ermittelt, indem man sie durch Pi teilt und die Wurzel daraus zieht. Also Wurzel((a*b)/Pi) = 0,609 m.
Die Schallgeschwindigkeit beträgt bei 20,0° C genau 343,42 m/s.
Der Resonanzkanal ist ein Helmholtz-Resonator. Meine angepasste Formel lässt sich sehr gut in einer Tabellenverarbeitung einbinden.
Bild 2: Resonanzfrequenz-Auswertung
In der Königskammer der Cheops-Pyramide beträgt die Resonanzfrequenz exakt 1,666 Hz, was einem Bruch nach der ägyptischen Bruchrechnung entspricht.
Obwohl die Frequenz im Bereich des Infraschalls liegt und für das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar ist, ist sie von großer Bedeutung.
Was als nächstes geschieht, wird nun mit Sicherheit bestimmt.
An diesem Resonanzkanal ist direkt die sogenannte Vorkammer angeschlossen. Die Vorkammer ähnelt optisch einer Transmissionsline-Kammer und verstärkt den Schall besonders in der tiefen Frequenz.
Verschiedene Verschlusssteine lenken den Schall so um, dass ein umgeleiteter Wellenberg wieder von oben auf einen anderen Wellenberg trifft. Der Schall wird verstärkt.
Die Ausarbeitung der Transmissionsline-Kammern wird an anderer Stelle fortgesetzt. Die Abmessungen und Anordnungen der Verschlusssteine werden voraussichtlich mit einem Maß von 1,66 m verwendet.
Diese Informationen sind entscheidend für das Verständnis der erzeugten Tieftöne aus der Königskammer.
Anmerkung:
Die Anordnung der Kammern, ähnlich einem Turbo oder Nachbrenner, findet sich auch an anderen Stellen in Ägypten wieder. Diese Anordnung ist ein Beweis für die fortschrittliche Ingenieurskunst der alten Ägypter und zeigt ihre Fähigkeit, komplexe Strukturen zu planen und zu bauen.
Ein Beispiel hierfür ist das innere Gang- und Kammersystem der Roten Pyramide. Es besteht aus insgesamt drei Kammern, die nacheinander durch einen Kanal verbunden sind. Die mittlere und die äußere Kammer sind direkt hintereinander in gleicher Richtung verbunden. Die innerste Kammer ist rechtwinklig gedreht mit der mittleren Kammer verbunden.
In Bild 3 wird das Gang- und Kammersystem der roten Pyramide schematisch dargestellt.
Hierbei wird der Effekt genutzt, dass die mittlere Kammer die tiefe Resonanzfrequenz der innersten Kammer empfängt und weiter verstärkt. Der Schall wird dann phasenverschoben zur äußeren Kammer abgegeben, die den Schall erneut verstärkt. Die Funktion dieser Konstruktion ist eindeutig.
Definition von Hallräumen in heutiger Zeit
Den vollständigen Artikel zu den deutschen DIN-Normen finden Sie auf der Homepage der Physikalisch Technischen Bundesanstalt unter ptb.de.
Ein Hallraum wird insbesondere für Schallabsorptionsgrad- und Schallleistungsmessungen sowie zur Diffusfeld-Kalibration von Mikrofonen genutzt und stellt das Gegenteil eines reflexionsarmen Raumes dar.
Die Räume haben entweder eine quaderförmige Gestalt oder werden so errichtet, dass sich paarweise nicht parallele Raumbegrenzungen ergeben. Wenn die Räume nicht quaderförmig sind, sollten die Seitenwände nach innen geneigt sein. Das Normvolumen von Hallräumen beträgt 200 m³.
Im Rauminneren bildet sich bei Schallanregung ein diffuses Schallfeld aus, weshalb alle Flächen durch Glättung und Spezialanstriche so gut wie möglich reflektierend hergestellt werden sollten. Durch die Wahl bestimmter Zahlenverhältnisse der Raum-Kantenlängen können unerwünschte Eigenfrequenzhäufungen im Luftschallfeld quaderförmiger Räume bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden.
Wandprofilierungen wie Halbzylinder oder Kugelsegmente unterschiedlicher Abmessungen unterstützen die Ausbildung des diffusen Schallfelds. Gekrümmte Platten können als Reflektoren im Luftraum aufgehängt werden und drehende Diffusoren in Form von durchbrochenen Rotationsflächen, zum Beispiel Doppelkegel, eingesetzt werden.
Allgemeines:
Schroeder (1975, 1979, 1984a, 1984b) beschreibt diffus reflektierende Oberflächenstrukturen (Phasengitter), die auf zahlentheoretischen Prinzipien basieren. Diese werden erfolgreich zur Verbesserung der Akustik von Konzertsälen eingesetzt.
Die Linearabmessungen der Reflektoren müssen möglichst groß sein und mindestens die halbe Wellenlänge der tiefsten interessierenden Frequenz betragen. Die optimale Anzahl stationärer Diffusoren lässt sich durch Messung mittlerer Schallabsorptionsgrade in Abhängigkeit von der Anzahl der Diffusoren bestimmen. Weitere Informationen hierzu sind in der Norm ISO 354 (1985) zu finden. Es ist selbstverständlich, dass Fachbegriffe erklärt werden, wenn sie zum ersten Mal verwendet werden. Die untere Grenzfrequenz für Messungen im Hallraum beträgt f = lOOO/V 1/3 Volumen in m³ (Kuttruff (1979)).
Die Grenzfrequenz, oberhalb derer das Schallfeld im Hallraum nach statistischen Gesichtspunkten behandelt werden kann, ist fg = 2000 Wurzel T/V nach Schröder (1954). - Für Schallleistungsmessungen benötigen Hallräume eine optimale Grundabsorption. Der mittlere Schallabsorptionsgrad sollte dabei unter 0,06 liegen. Unterhalb der Frequenz f = 2000/V1/3 ist es empfehlenswert, den Absorptionsgrad zu erhöhen, jedoch sollte er 0,16 nicht überschreiten.
Die Güte von Hallräumen lässt sich durch die Messung der Varianz der örtlichen Schwankungen des quadrierten Schalldrucks (gemäß ISO 3741 (1988)) bestimmen. Die Wirksamkeit rotierender Diffusoren kann durch entsprechende Varianzmessungen bei stehendem und drehendem Diffusor ermittelt werden (Gütezahl; Lubman (1974)). Um eine konstante Temperatur und Feuchtigkeit zu gewährleisten, müssen geeignete Vorrichtungen vorhanden sein.
Der Raum sollte erschütterungsfrei aufgestellt werden, falls erforderlich.
Für Schallleistungsmessungen an Schallquellen kleiner Volumina im Bereich von 100Hz bis 4000Hz wird in der ISO 3743 (1988) ein Sonder-Hallraum mit einem Volumen von mindestens 70m³ und einer vorgeschriebenen Nachhallzeit beschrieben.
Weitere Normen, die sich mit Hallräumen befassen, sind Dämmig (1979), DIN EN 20354 (1993), DIN EN 23741 (1991), ISO 354 (1985) und ISO 3741 (1988).
Es ist erwähnenswert, dass die Königskammer in der Cheops-Pyramide als Hallraum betrachtet werden kann. In der Königskammer verbergen sich mit Sicherheit weitere akustische Phänomene. Mit unserem heutigen technischen Wissen ist es jedoch schwierig, diese vollständig zu verstehen.
Es ist jedoch wahrscheinlich, dass eine frühere Kultur ein umfangreiches akustisches Wissen besessen hat.
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