Mischung

Sandskulptur im Wechselspiel der Gezeiten

Als ich diese Sandskulptur zu Gesicht bekomme, ist sie noch in Bewegung. Sie liegt am Strand in einem Bereich der zunächst noch von den auslaufenden flachen Wellen überflutet wird. Wegen des ablaufenden Wassers wird sie aber immer weniger vom Wasser überflutet und fällt schließlich völlig trocken. Die Skulptur ist nunmehr vollendet, wenn man einmal davon absieht, dass sie in den nächsten Stunden den Sonnenstrahlen ausgesetzt ist.
Mich erinnert sie an eine geheimnisvolle schwarze Blume, die von den Gezeiten geformt wurde.
Der Strand besteht hier aus einer Mischung aus schwarzem und weißem Sand. Dabei geht der Farbunterschied mit einem deutlichen Unterschied in den übrigen physikalischen Eigenschaften einher. Denn der schwarze Sand ist deutlich schwerer, hat also eine größere Dichte als der weiße, sodass es je nach den äußeren Einwirkungen von Wind und fließendem Wasser zu Mischungs- und Entmischungsvorgängen kommt.
Auslöser für die Strukturbildung ist ein Stein, der im oberen Bereich der Sandblume zu erkennen ist. Er lenkt die wechselweise von unten und oben einfallende Strömung zu seinen beiden Seiten ab. Das führt je nach der Geschwindigkeit der sandbeladenen Wasserströme zu Vertiefungen und Ablagerungen, Mischungen und Endmischungen und als Ergebnis schließlich zu dieser Skulptur.
Jedenfalls habe ich diesen Blumengruß zu schätzen gewusst und in Gedanken und zu deren Unterstützung in Fotos mitgenommen, ohne dem realen Gebilde auch nur ein Härchen zu krümmen bzw. ein Körnchen zu verrücken. Dafür sorgt dann schon die nächste Flut.

Apfelstrudel – essbare Wirbel

So schön, dass ich ihn kaum zu essen wagte…

Schließlich half das Foto, in dem der dem Auge zugedachte Teil dieses Apfelstrudels konserviert werden konnte, das Wagnis einzugehen und den Gaumenschmaus nicht kalt werden zu lassen. Das Strudelige war bei diesem Exemplar allenfalls noch in den Girlanden auf der Vanillesoße zu erkennen. Da die schönsten Strudel, Wirbel, Turbulenzen… ohnehin in der Natur und ihren physikalischen Beschreibungen zu entdecken sind, hat diese Einschränkung dem Geschmack zum Glück nicht geschadet.

Natürliche Sandmuster

Man kann sich gar nicht genug wundern, mit welcher „Kreativität“ das Zusammenspiel von Wind und Dünensand Skulpturen hervorbringt, die eine feste Form zu haben scheinen, einige Minuten später aber wieder ganz anders aussehen.

Sandrippelerneuerung

In der schon früher beschriebenen Dünenlandschaft gibt es immer wieder etwas Neues zu sehen. Der Sand besteht dort aus hellen und dunklen Körnern, wobei die dunkleren eine größere Dichte haben. Sie werden von Wind, Regen, Gravitation und in Küstennähe auch immer wieder vom anstürmenden Wasser gemischt und aber auch entmischt, wobei sich je nach den wechselnden Bedingungen stets neue Rippelmuster entwickeln. Wie Sandrippel entstehen, wurde in früheren Beiträgen beschrieben (z.B. hier).
Das aktuelle Foto zeigt, wie eine vorher vom Wind glattgeschliffene ältere Musterung (dunkle Streifen) von neuen barchanartigen Rippeln überdeckt wird.
Die Natur ließ mir nur wenig Zeit eine Augenblicksaufnahme dieser ästhetisch anmutenden Umstrukturierung zu machen und in dieser Form für die Nachwelt zu sichern 😉

Strukturbildung bei Sandlawinen

Das Foto zeigt den leeseitigen Abhang einer Sanddüne, auf dem gerade eine Lawine abgeht. Sie lässt zum einen an der oberen Abbruchkante erkennen, dass die Sandrippel schichtweise aus dunklen und hellen Sandkörnchen besteht. Diese Strukturbildung verdankt sich einem Entmischungsvorgang (Segregation) infolge vorangegangener Bewegung des Sands durch den Wind.
Da ich keine größere Einwirkung auf die Dünenwand bemerkte, wird die Lawine durch eine winzige Störung ausgelöst worden sein. Zu solchen Abgängen kommt es, wenn durch Zufuhr von Sandkörnchen, die ständig über die Dünenkante strömen, der kritische Schüttwinkel des Abhangs überschritten wird. Durch den Abgang des Sands nimmt der Neigungswinkel im steilen oberen Bereich der Böschung ab bis er wieder unterkritisch geworden ist.
Beim vorliegenden Lawinenabgang „verflüssigt“ sich zunächst der helle und der dunkle Sand der mittleren und der unteren Schicht. Sie eilen – sich dabei mischend – dem dunklen Sand der oberen Schicht voraus, die sich anschließend auf den Weg macht und vor allem in die Tälern der Rippel ergießt. Sie kommen ziemlich schnell zum Stillstand, weil durch den vorausgegangenen Abgang der mittleren und unteren Sandschicht der Neigungswinkel wieder unterkritisch geworden ist.
Die Mischung und Entmischung der beiden vorherrschenden Sandarten (dunkler Sand mit großer Dichte und heller Sand mit geringerer Dichte) führen oft wegen des deutlichen Farbkontrasts zu naturschönen Gebilden.

Blütenstaubmuster

Der in unserer Gegend lang vermisste Regen hat ein kurzes Intermezzo eingelegt und zumindest den Blütenstaub vom Dach gespült. Dieser bildet unter den (auf)rührenden letzten Tropfen auf der Wasseroberfläche der Regentonne herrliche, chaotische Muster (siehe Foto). Schaut man genau hin so sieht man am oberen Rand der Mitte des Fotos gerade einen etwas verwischten Tropfen, der im nächsten Moment ins Wasser fällt und ein völlig neues Muster hinterlässt.
Auf dem Foto sind außerdem drei gleichartige Embleme zu erkennen. Wer weiß, woher sie stammen?

Ostereier aus Stein

Der Paranusseffekt ohne Paranuss

Es kullert, bullert, rollt und rüttelt,
Wird auf und nieder durchgeschüttelt,
Bis das geplagte Element
Vor Angst in Groß und Klein sich trennt.
frei nach Wilhelm Busch

Der Paranuss-Effekt* geht auf die Erfahrung zurück, dass z.B. in einer Müslimischung die größten Bestandteile, wie Nüsse, Früchte… meist obenauf liegen. In amerikanischen Mischungen sind das meistens die Paranüsse (Brazil nut). Dies ist nicht etwa darauf zurückzuführen, dass man diese Teile zuletzt in die Tüten gefüllt hat. Vielmehr haben sie sich durch die Erschütterungen während der Transportwege dorthin verlagert.
Der Effekt lässt sich leicht selbst nachvollziehen, wenn man ein Marmeladenglas u.Ä. etwa bis zur Hälfte mit vielen kleinen und wenigen großen Teilen (z.B. Plastikkugeln oder auch Nüssen) füllt und durch Auf- und Abbewegung schüttelt. Die großen landen schließlich oben.
Der Effekt kommt dadurch zustande, dass beim Schütteln kurzfristig kleine Hohlräume zwischen den Teilen entstehen. Die kleinen Teile können leicht hineingeraten, die großen Teile sind dafür zu groß, sodass sie bei jedem Auf und Ab ein Stück weiter angehoben werden und schließlich oben landen.
Sind die großen Teilchen jedoch wesentlich schwerer (größere Dichte) als die kleinen so tritt der Effekt nicht auf oder es passiert sogar das Gegenteil (umgekehrter Paranusseffekt). Auch andere Einflüsse wie die unterschiedliche Form, Oberflächenbeschaffenheit u.Ä. können zu anderen Resultaten führen. Genaueres siehe hier.

* A. Rosato, K. J. Strandburg, F. Prinz, R. H. Swendsen: Why the Brazil Nuts Are on Top: Size Segregation of Particulate Matter by Shaking (Phys. Rev. Lett. 58/10, 1038 (1987))

Vielschichtige Umtriebe im Latte Macchiato

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaften 12 (2018), S. 62 – 63

Manche heißen Flüssigkeitsgemische bilden beim Abkühlen physikalisch interessante Strukturen.

Ein Mathematiker ist eine Maschine,
die Kaffee in Sätze verwandelt.
Alfréd Rényi (1921–1970) Weiterlesen →

Fundstück 1 – Magnetischer Wüstensand

Die „Wüste“ von Maspalomas (Gran Canaria) zu durchqueren, kann eine ganz schön sandige Angelegenheit sein, insbesondere wenn ein Sandsturm dabei ist, die Dünen von den Spuren der Touristen zu säubern und nach seinem Gusto umzugestalten. Dabei entstehen immer wieder neue Muster aus schwarzem und hellem Sand, der ständig durchmischt und auch wieder zu ästhetisch ansprechenden Schwarzweißbildern entmischt wird (oberes Foto). Weiterlesen →