Wind

Sand, Licht und Schatten

Obwohl der Sand von einheitlicher Farbe ist, schaffen Licht und Schatten eine beeindruckende Koloration, die den sanft geschwungenen Dünen eine Struktur verleihen, von der man sich nur schwer vorstellen kann, dass sie durch die formende Kraft der Winde geschaffen wurde.

So schön, dass ich nicht darauf zu treten wage…

Die Spuren im Sand zeugen von der Komplexität des vorangegangenen Sandsturms zum Zeitpunkt als dieser sich beruhigt hatte und diesen Anblick hinterließ. Natürlich lässt sich daraus nicht die Struktur der Luftströmungen ablesen, denn wir haben hier ja nur das Muster des Zusammenwirkens von willenlosen Sandkörnern, die nicht viel mehr als ihre Größe, Dichte (Farbe) und Gewichtskraft einzubringen hatten.
Es ist kein Chaos im Sinne von stochastischer Zufälligkeit entstanden, sondern ein wohgeformtes, von teilweise entmischten hellen und dunklen Sandkörnern untermaltes ästhetisch ansprechendes Rippelfeld.
Ich zögerte auch dann noch, es zu betreten, als das Foto bereits im Kasten war, um es nicht zu zerstören. Diese Hemmung ist natürlich nicht frei von Irrationalität, denn für wen sollte es erhalten bleiben? Die Wahrscheinlichkeit, dass sich in der nächsten halben Stunde jemand hier her verirrt und der sich auch noch von den Strukturen angesprochen gefühlt hätte, war äußerst gering. Außerdem hätte danach der immer noch gemächlich über die Rippel streichende Wind vermutlich schon wieder Neues hervorgebracht.

Sanddünen – wie kleine Gebirgsketten

Das Foto zeigt die Leeseite einer Sanddüne, an der durch welche Einflüsse auch immer einige Sandlawinen abgingen, die bei ihrem Abgang weitere Minilawinen auslösten. Das ganze führte dann zu einer naturschönen Struktur, die an karge Gebirgsketten erinnert, wie man sie zuweilen vom Flugzeug aus beobachen kann.

Strukturen der Luft

Die kleinen Hindernisse, von denen man hauptsächlich den Schatten sieht, irritieren den über die Sandfläche fegenden Wind dermaßen, dass man die Ausweichbewegungen in Form von gedrängten Stromlinien im Sand abgebildet findet. Ich stieß auf dieses Muster inmitten einer ansonsten von „normalen“ Sandrippeln belegten Fläche. Da man Luft nicht sehen kann, entgehen einem auch die ästhetisch ansprechenden Strukturen, die durch äußere Einflüsse in der bewegten Luft hervorgerufen werden. Lediglich die Spuren die durch Wechselwirkungen mit sichtbaren Medien, wie hier mit dem Sand, hinterlassen werden, vermitteln zumindest einen kleinen Eindruck von diesen Strukturen.
Es mag auf den ersten Blick zwar reizvoll erscheinen, Luft und damit die Strukturen durch Bewegungen sehen zu können. Wenn man diesen Gedanken weiterspinnt, ergäben sich jedoch Probleme, die ein Leben in der gewohnten Art unmöglich machen würden.

Die Welt stets tiefer als der Blick*

Wirklichkeit ist ein dynamischer Prozeß und entsteht in jedem Moment neu. Diese Einsicht kann durch die Betrachtung des auf die Zeitspanne der Belichtung der Kamera beschränkten Fotos visualisiert werden.
Allerdings zeigt die Erfahrung, dass dieser schon von Heraklit thematisierte Ablauf nicht mit konstanter Geschwindigkeit vonstatten geht.

* Philippe Jaccottet. Sonnenflecken, Schattenflecken. München 2015, S. 43

Vom Winde verweht…

Es ist früh am Morgen an der Spitze einer Sanddüne. Die Sonne fällt flach auf die Leeseite der Düne während der Wind von der anderen Seite kommend frische Sandkörnchen heranbläst, die die Spitze spitz halten. Durch irgendwelche Inhomoginitäten hat sich ein Grat mit zwei Ecken gebildet. Diese fokussieren zwei dünne aber verhältnismäßig heftige mit Sandkörnern versetzte Luftströme, die aus dem leeseitigen Abhang zwei längliche Mulden heraus „fräsen“. Die paarweise Anordnung der Mulden und die Schattierungen machen aus bloßen Löchern einen naturschönen Anblick.

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 😉

Sandseile am Strand

Wind und Wasser formen den Sand am Strand und in den Dünen oft zu merkwürdigen Rippeln. Im vorliegenden Fall (Foto) glaubte ich in der schon nahenden Dämmerung sich langsam auflösende armdicke Seile vorzufinden, die hier irgendjemand abgelegt hat. Schnell wurde jedoch klar, dass – wie im einzelnen auch immer – die gestaltenden Kräfte der Natur auch dieses vermeintlich vom Menschen erdachte Muster in ihrem Repertoire hat.

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.

Die Schönheit des Wüstensands

Wer sagt die Wüste sei öd und leer, der kennt nicht die ganze Wahrheit. Die Sandwüste bestehend aus Myriaden von Sandkörnern, die in ihrer Schlichtheit und scheinbaren Nichtigkeit kaum zu überbieten sind, die durch die Finger rinnen und sich scheinbar allenfalls an den Partnerkörnern stoßen können, bringen oft durch Wind und Wellen „beflügelt“ faszinierende Strukturen und Muster hervor. Ich kann mich bei Wanderungen in Wüsten oder auch nur in begrenzten Dünenlandschaften oft kaum sattsehen an naturschönen Anblicken. Sie stellen darüber hinaus oft Rätsel über ihre Entstehung und temporäre Stabilität dar, die nicht selten ungelöst bleiben müssen. Allenfalls lassen sich Teilaspekten physikalisch aufklären. Das habe ich in der Vergangenheit an vielen Stellen in diesem Blog getan. Diesmal lasse ich die Strukturen einmal physisch, physikalisch und gedanklich völlig unangetastet…

Rätselfoto des Monats Mai 2022

Wie kommt es zu der Miniaturabbildung?

Erklärung des Rätselfotos des Monats April 2022
Frage: Wie kommt es zu solchen winderzeugten Strukturen?
Antwort: Die Häufchen bestehen hauptsächlich aus Weidenkätzchen, die in der letzten Zeit abgefallen sind und sich auf dem Boden zerstreut haben. Sie wurden durch wirbelnde Luftströme zusammengetragen. Diese kommen dadurch zustande, dass heftiger Wind zwischen einer Hauswand und einer hohen Hecke weht. Stellt man sich den Luftstrom aus einzelnen Schichten bestehend vor, so wird die an der Hauswand angrenzende Schicht durch Reibung gebremst und bleibt hinter den angrenzenden Schichten zurück. Die gebremste Schicht bremst ihrerseits die angrenzende Schicht und diese wieder die nächste Schicht. Die schichtweise verminderte Geschwindigkeit führt zu einer Rotation der Luft und damit zu Wirbeln. Etwas Ähnliches gilt für die an den Boden angrenzenden Schichten.
Die von der rotierenden Luft mit einer gewissen reibungsbedingten Verzögerung mitgerissenen Teilchen sammeln sich schließlich im Zentrum der Luftwirbel. Im Prinzip entstehen auf diese Weise auch Windhosen, Tornados und andere Wirbelwinde. Bei letzteren spielen Temperaturgradienten eine wesentliche Rolle.

Rätselfoto des Monats April 2022

Wie kommt es zu solchen winderzeugten Strukturen?

Ich hatte mir für diesen Tag vorgenommen, die vom Wind verwehten Weidenkätzchen zusammenzufegen. Als ich morgens ans Werk gehen wollte, fand ich diesen Anblick vor. Der Wind hatte volle Arbeit getan. Recht so, denn er hatte vorher ja auch die Unordnung erzeugt.

Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2022

Frage: Geht hier alles mit rechten Dingen zu?

Antwort: Ja. Aber es ist nicht leicht einzusehen, weil hier die reale und die Spiegelwelt einander „überlagern“. Und es ist noch schwieriger, es zu beschreiben.
Die Situation ist die Folgende: Es handelt sich um die Empfangshalle eines Hotels, die mit dunklen spiegelglatten Steinfliesen ausgelegt ist. Diese spiegeln die Umwelt bei schräger Ansicht nahezu perfekt. Bei steiler Aufsicht wie man sie normalerweise erfährt, wenn man sich auf dem Fliesenboden fortbewegt, merkt man kaum etwas von der irritierenden Spiegelung. Denn je kleiner der Reflexionswinkel, desto geringer ist die Intensität des reflektierten im Vergleich zum absorbierten Licht. Bei großem Reflexionswinkel ist der Anteil der reflektierten Lichtintensität oft so groß, dass die sich dadurch auftuende Spiegelwelt in der  Wahrnehmung dominiert.
Um Ordnung in die auf dem Foto dargestellte Situation zu bringen ist es hilfreich, die goldenen Ringe der Säulen zu betrachten. Dort hat die Säule Kontakt mit dem Fliesenboden. „Darunter“ befinden sich die gespiegelten Säulen. Man sollte versuchen, sie zunächst aus der Betrachtung heraus zu halten. Auf diese Weise kann es dann gelingen, die räumliche Tiefe realistisch einzuschätzen und insbesondere zu erkennen, dass sich die rechte Säule wesentlich weiter im Hintergrund der Szenerie befindet als die Person.           

Mohnsamenschießen

In der letzten Zeit sieht man von den Mohnblumen meist nur noch die Samenkapseln, die allerdings an Schönheit und Interessantheit den Blüten kaum nachstehen. Bläst man gegen die kleinen Öffnungen unterhalb des Kapseldaches, so kommen die inzwischen entstandenen winzigen Samen vom Luftstrom angehoben und beschleunigt geradezu herausgeschossen. Das funktioniert ähnlich wie bei einer Fixativspritze, bei der man durch Pusten Flüssigkeiten versprüht. Daher lagern die Samenkörner auch in kleinen Kammern, die strahlenförmig um die Symmetrieachse der Kapsel angeordnet sind. Denn je kleiner der Querschnitt, desto größer die Geschwindigkeit der Strömung. Durch diese Technik erreicht der Mohn, dass die Samenkörner bis zu einigen Metern von der Pflanze entfernt fliegen, wodurch eine weitere Ausbreitung gewährleistet wird.
Die vorliegende Kapsel ist 15 mm hoch und hat 12 Kammern. Die Zahl variiert von Pflanze zu Pflanze und kann einige Kammern mehr oder weniger haben. Hält man die Kapsel ans Ohr und schüttelt sie vorsichtig, so hört man ein sehr feines Rasseln der winzigen Körnchen. Wenn man eine noch gefüllte Kapsel vorsichtig auf einem Blatt Papier entleert, ist man meist erstaunt, wie viele Körnchen darin Platz haben. Ich habe sie nicht gezählt, aber es sollen 2000 bis 5000 Stück sein. Sie sind aber auch sehr klein, meist kleiner als 1 mm im Durchmesser.

Schräge Lichtsäule

Gestern Morgen bei Sonnenaufgang erhob sich am Horizont eine prominente Lichtsäule (Foto). Sie stand oberhalb der Sonne, auch wenn diese hier nicht mehr zu sehen war, nachdem ich von einer höheren in eine tiefere Position gegangen war. Aus der jetzigen Beobachterposition befindet sich die Sonne unterhalb des Horizont. Diese Lichtsäule weist eine Besonderheit auf, die ich bisher so noch nicht beobachtet habe – sie ist schief. Wie so oft in solchen Situationen hatte ich meinen Fotoapparat nicht dabei und musste mit dem Handy und den entsprechenden Qualitätseinbußen Vorlieb nehmen. Doch ehe ich soweit war, machte sich die Lichtsäule daran, sich klanglos zu verdünnisieren. Ich erwischte fotografisch nur noch einen Zipfel des Eindrucks, der mich vielleicht eine Moment zulange gefangen gehalten hatte.
Wie bereits anlässlich früherer Beobachtungen von Lichtsäulen skizziert wurde (z.B. hier und hier und hier und hier), kommen sie durch senkrecht sinkende, waagerecht ausgerichtete, hexagonale Eisplättchen zustande, an deren Unterseite das Sonnenlicht spiegelnd reflektiert und ins Auge des Betrachters oder ins Objektiv der Kamera gelangt. Nach dem Reflexionsgesetz: Einfallswinkel = Reflexionswinkel dürften jedoch nur die Plättchen, die den passenden Winkel haben, sich also auf einer ganz bestimmten Höhe befinden, dafür in Frage kommen. Doch dann wären sie wegen der Winzigkeit des Effekts wohl kaum zu sehen. Entscheidend für die Sichtbarkeit der Säule sind vielmehr schwankende Bewegungen, die die sinkenden Plättchen während des Sinkens um die Waagerechte ausführen. Auf diese Weise sieht man auch Licht von höher oder tiefer gelegenen Plättchen (siehe Grafik), sodass insgesamt der Eindruck einer vertikalen Lichtsäule entsteht.
Das erinnert an das Schwert der Sonne (Lichtbahn, Glitterpfad) auf dem welligen Wasser bei tiefstehender Sonne, das ja auch durch die Abweichungen der Reflexion des Sonnenlichts auf dem Wasser entsteht, indem viele Wellenflanken, deren Winkel ein wenig von der Waagerechten abweichen, Licht in die passende Richtung reflektieren. Bei spiegelglatter Wasseroberfläche würde man indessen nur an einer Stelle die reflektierte Sonne sehen. Das Schwanken der Plättchen ist im Übrigen auch für andere Haloerscheinungen zum Beispiel für die Untersonne und Nebensonne verantwortlich.
Eine konkrete Anschauung vom Verhalten eines einzelnen sinkenden Eisplättchens kann man sich beispielsweise dadurch verschaffen, dass man eine Spielkarte waagerecht ausgerichtet zu Boden fallen lässt. Auch sie schwankt während des Falls ein wenig um die Horizontale.
Eine Lichtsäule ist normalerweise senkrecht oberhalb und manchmal auch unterhalb der Sonne oder einer anderen Lichtquelle zu sehen. Im vorliegenden Fall (siehe Foto) ist die Säule leicht schräg orientiert. Für diese Ablenkung aus der Vertikalen vermute ich starke Winde, die die die Fläche der Eiskristalle mit in der Höhe steigender Windstärke im Mittel in eine „Schräglage“ versetzen. Außer dem Wetterbericht, der für den Beobachtungsbereich von stärkeren Winden spricht, kann ich für diese Vermutung nur auf vergleichbare frühere Beobachtungen verweisen:*
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* K. Lenggenhager. Seitlich verschobene, umschriebene Halostücke,schräig ovaler Halo und schräge Lichtsäulen Arch. Met. Geoph. Biokl., Ser. A, 26,275-282 (1977)

Liebe zur Geometrie

In dem Maße, wie die Sonne immer tiefer sinkt, gewinnt das ansonsten wenig auffallende Schneefeld immer mehr an Profil. Wo bisher nur die von einer Schafherde abgeernteten Pflanzenreste in Form von toten Halmen zu sehen waren, sieht man sie nunmehr immer deutlicher aus kleinen gleichmäßig gerundeten Hügeln herausragen.
Die Hügel sind dabei, in Abstimmung mit der sinkenden Sonne ihre Schatten deutlich zu verlängern. Blaue Schatten – denn wo das Sonnenlicht nicht hinkommt, dominiert das Himmelslicht. Diese Schatten nehmen immer mehr die Form von Kegelschnitten an. Aber auch die Halme verlängern sich mit feinen Schattenlinien. Und da sie in der überwiegenden Mehrzahl auch mit der Spitze im Schnee eintauchen und so mit der Schneeoberfläche als dritter Seite Dreiecke bilden, liefern sie auch einen eigenen Beitrag zur Geometrie auf dem Schneefeld.
Dass die Halme mit einem Schneeberg umgeben sind, verdanken sie dem Schneegestöber von vor zwei Tagen. Der Schnee verfing sich an den Halmen und rundete sich in der Folgezeit durch verschiedene Prozesse zu ziemlich gleichmäßig geformten Hügeln. Die Hügel, aus denen kein Halm hervorlugt, haben schlichtweg den Kürzeren gezogen und diesen vollkommen in sich eingeschlossen.

Störe seine Kreise nicht

Dem windbewegten von der Schneelast beschwerten und zu Boden geneigten Pflanzenhalm, der auch schon mal bessere Zeiten gesehen hat, traute niemand zu, einen Kreis in den frischen Schnee zu ziehen. Jetzt warten wir nur noch, dass sich die Windrichtung ändert, damit er eine Chance hat das begonnene Werk vollenden zu können.

Wellenlandschaften – Sandwellen

Sandwellen (Sandrippel) werden wie Wasserwellen vom Wind erzeugt und in Bewegung gehalten. Anders als die Wasserwellen gehen sie jedoch in einen Dornröschenschlaf über, solange der Wind eine Ruhepause einlegt. Das ist dann die Zeit, die vielfältigen oft ästhetisch ansprechenden Muster zu bewundern. Oft sind diese so schön, dass ich kaum darauf zu treten und darüber zu gehen wage.  Doch der nächste Wind kommt bestimmt und bringt Ähnliches wenn auch nicht dasselbe wieder hervor. Deswegen wird es mir nie langweilig, durch Dünenlandschaften zu wandern.
Die Ähnlichkeit der Sandrippel mit Momentaufnahmen von Wasserwellen ist erstaunlich, hat man es doch mit völlig unterschiedlichen Medien zu tun: In einem Fall mit einer Flüssigkeit und im anderen mit einem Festkörper in Form winziger Steinchen, die sich weder anziehen noch abstoßen aber dennoch gemeinsam in subtiler Kooperation etwas Naturschönes hervorbringen. Auch wenn das Fließen und Strömen beiden Substanzen gemein ist, verdankt sich die Entstehung der Wellen  unterschiedlichen physikalischen Mechanismen.

Sandrippel – Gestalt gewordene Antagonismen

Während die Sandkörner infolge der Erdanziehungskraft stoisch und unnachgiebig nach unten tendieren, werden sie vom Wind der Unberechenbarkeit des Wettergeschehens entsprechend immer wieder aufgescheucht, sodass ein bewegtes Wechselspiel der Kräfte zu jenen wunderschönen Rippelsystemenen führt, die man diesen regellos erscheinenden antagonistischen Wirkungen gar nicht zugetraut hätte. Die Choreografie der tanzenden Sandkörner steht nicht etwa in den Sternen, sondern wird von den Naturgesetzen im Zusammenspiel mit dem Zufall bestimmt. Die Rippel sind keine endgültigen Gestaltungen der Oberflächen der Dünen.Sie sind vielmehr in ständiger Bewegung, auch wenn sich zu Zeiten der Windstille Schüttwinkel einstellen, die in voller Übereinstimmung mit den charakteristischen Merkmalen der Sandkörner eine unerschütterliche Dauerhaftigkeit suggerieren. Zum Glück für den Anblick – bis sich der Wind erneut erhebt und abermals einen Streit mit der Wirkung der Schwerkraft vom Zaune bricht.
Besonders eindrucksvoll finde ich das im Foto abgebildete Rippelszenario, bei dem der obere Teil einiger Rippel wie von einer Walze plattgedrückt erscheint. Die granulare Beschaffenheit des Sandes steht in krassen Widerspruch zum Eindruck, dass es sich hier um eine plastische Masse handeln könnte. Ursache ist ein neu erfachter Wind aus einer anderen Richtung, der mit schmirgelnder Sandlast, die Spitzen der Rippel des Vortages abschleift.

Sandstrukturbildung mit Zuschauer

Beim morgendlichen Wandern durch die Sanddünenlandschaft kämpfe ich mit dem Gemisch aus schwarzen und hellen Sandkörnern, die einzeln völlig harmlos sind, als größeres Kollektiv aber zumindest äußerst beschwerlich werden können. Beim Aufstieg an der steilen Leeseite einer Düne werden die Sandkörner durch kleinste Einwirkungen zu kollektiven Abwärtsbewegungen animiert, die mich – der ich mich auf ihnen abstütze – gleich wieder ein ganzes Stück weit mit nach unten nehmen (siehe Foto).
Das ist beim Aufstieg ärgerlich, weil man einen Teil der gewonnenen Höhe wieder abgibt, beim Abstieg allerdings beflügelnd. Wenn es dann auch noch heiß ist und der Wind sein gestalterisches Spiel mit den Sandkörnern treibt, wünschte ich mir schon mal festeren Boden unter den Füßen. Allerdings werde ich reichlich entschädigt durch das unmittelbare Erlebnis, Zeuge und Teil der kollektiven Gestaltung- und Umgestaltungsvorgänge zu sein, in denen der durch den Wind in Bewegung gesetzte Sand in Wechselwirkung mit und teilweise auf Kosten der schon bestehenden Strukturen neue erschaffen werden. Dabei spielen Mischungs- und Entmischungsvorgäng eine besondere Rolle.
Ich selbst werde wie ein beliebiger anderer Gegenstand in die Prozesse mit einbezogen: Bleibe ich beispielsweise eine Zeit lang stehen, kann ich beobachten wie sich zunächst zaghaft, dann aber deutlicher werdend zu meinen Füßen ein dieser Situation entsprechendes konkretes Rippelfeld bildet. Dabei docken die Sandteilchen nicht direkt an meine Füße an, sondern bauen die Rippel in einem diskreten Abstand auf. Beim Weitergehen verschwindet die Struktur nicht sofort wieder, sondern stellt eine neue Gegebenheit dar, die den weiteren Verlauf der Strukturbildung mitbestimmt.

Wind, Sand und Struktur

Die wie ineinander geschobene Keile wirkenden schiefen Ebenen aus Sand beeindrucken nicht nur durch ihre fast lineare Geometrie, sondern auch durch ihre Festigkeit und ästhetische Qualität. Was mich jedoch noch stärker fasziniert ist die Tatsache, dass dieses Gebilde aus winzigen höchst unterschiedlicher Sandkörnchen, die in der Schlichtheit, mit der sie untereinander wechselwirken (nichts als Stöße und rollende Abgänge) kaum zu überbieten sind, zu solchen Strukturen führen. Denn die einzige äußere Einwirkung ist der Wind, der die Teilchen vor sich hertreibt und durch die bereits bestehende Dünenwelt ganz erheblich in Turbulenzen gerät.
Da ich an verschiedenen Stellen in diesem Blog auf die unterschiedlichsten Aspekte des Wüstensandes hingewiesen habe, möchte ich mich hier auf die physikalisch bedingte Ästhetik beschränken und auf die feinen Rippel hinweisen, die auf jeden der im Bild gezeigten Hänge einen eigenen Charakter haben. Anders vermag ich es nicht zu umschreiben. Ich meine damit, dass die Rippel, obwohl keiner dem anderen gleicht, auf ein und demselben Hang ähnlich aussehen – so wie sich die Blätter eines Baumes ähneln. Von einem Hang zum anderen unterscheiden sie sich jedoch erheblich – so wie das Eichenblatt vom Buchenblatt.
Die Ursache für diese hangspezifischen Unterschiede liegt in der unterschiedlichen Struktur der Winde begründet, die hier durch die Wechselwirkung mit den Dünen, ihrer Größe, Neigung, ihrer Anordnung im Gesamtensemble der Dünen entsprechend modifiziert werden. Die Grob- und Feinstrukturen des Sandes und des Windes entsprechen sich gewissermaßen, wie sich Prägestempel und geprägte Münze entsprechen, obwohl sie ansonsten völlig verschieden in Aussehen und Funktion sind.

Die Ruhe nach dem Hagel

Hagelkörner sind so viel anders als Schneeflocken. Sie sind hart und können ab einer gewissen Größe nicht nur schmerzhaft werden, sondern sogar zu größeren Schäden führen. Als sie gestern bei relativ starken Winden auf die Terrasse fielen hüpften sie wie winzige Bälle umher bevor sie auf diese Weise ihre Bewegungsenergie abgegeben hatten und liegen blieben.
Hagel entsteht in Gewitterwolken, indem unterkühles Wasser an Kristallisationskernen gefriert. Dabei wird Kristallisationsenergie an die Umgebung abgegeben, wodurch die normalerweise gegebene Temperaturschichtung innerhalb der Wolke labil wird und mehr oder weniger starke Aufwinde angetrieben werden. Weiterlesen →

Aeolsorgelmusik am frühen Morgen

Es ist ein wenig windig auf dieser morgendlichen Wanderung durch die Krummhörn. Wind ist hier fast immer, davon zeugen zahlreiche Windkraftanlagen, die die natürlichen Luftströme auf technische Weise visualisieren und ihnen dabei auch noch Energie abnehmen. Aber es gibt auch die eher unspektakulären, leisen Töne, die – wie einst die Sirenen Odysseus betörten – mich zu einer Brücke locken, aus dessen Richtung die außerirdisch klingende Musik kommt. Weiterlesen →

Rätselfoto des Monats Juni 2019

Wie kommt es zu der Karomusterung der Wasseroberfläche?

Erklärung des Rätselfotos des Monats Mai

Frage: Warum dominiert die Kreisförmigkeit?
Antwort: Die Blasen wurden auf der Wasseroberfläche in einer Regentonne beobachtet. Nachdem es aufgehört hatte zu regnen, tröpfelte das restliche Wasser noch eine ganze Zeit lang in die Tonne. Fast jeder Tropfen erzeugte dabei eine Blase. (Wie das möglich ist, kann man in einem früheren Beitrag nachlesen.) Es erscheint uns selbstverständlich, dass Blasen dazu tendieren, Kugelform bzw. auf dem Wasser das Zweitbeste, nämlich nahezu Halbkugelform anzunehmen.
Als Kugel nimmt die Seifenhaut die kleinste Fläche ein, um das gegebene Luftvolumen zu umschließen. Da zur Ausbildung der Seifenoberfläche Oberflächenenergie nötig ist, wird durch die kleinste Oberfläche die Oberflächenenergie minimiert. Dahinter steckt das Prinzip der Natur, unter den gegebenen Umständen so viel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben (2. Hauptsatz der Thermodynamik).
Wenn sich zwei Blasen zusammentun, ist die Vergrößerung der Oberfläche und damit der nötigen Grenzflächenenergie kleiner als die Summe der Vergrößerungen durch die einzelnen Blasen. Daher ziehen sich die Blasen an und bilden einen Blasenteppich anstatt einzeln auf der Wasseroberfläche zu driften. Die Anordnung in diesem Teppich ist der Tendenz nach hexagonal, weil dadurch ebenfalls eine Minimierung der eingenommenen Oberfläche erreicht werden kann. Und wenn die Umstände es erlauben, strebt auch noch der gesamte Blasenteppich zur Kreisform, weil auf diese Weise die Grenze zwischen Blasen und freier Oberfläche und damit abermals der Oberflächenenergie minimiert werden kann. Das ist im vorliegenden Beispiel nahezu realisiert.
Die Minimierung der Randlänge zwischen freier Wasseroberfläche und Blasenteppich findet man auch noch in der Lochform wieder, die durch die fallenden Tropfen gebildet wird.
Reine Wasserblasen sind sehr kurzlebig. Die Langlebigkeit der hier vorgefundenen Blasen ist der Verunreinigung des Wassers mit Pflanzenresten zuzuschreiben, die eine ähnliche Wirkung auf die Oberflächenspannung und damit auf die Lebensdauer der Blasen hat wie die Tenside bei Seifenblasen.

Filigrane Sanddächer in der Wüste

Einfach gesagt, besteht die Sandwüste aus zahlreichen hellen und dunklen in Größe und Form geringfügig voneinander abweichenden Körnchen. Ihre Wechselwirkungen beschränken sich darauf, dass sie sich stoßen und reiben. Dennoch vermögen sie auf diese Weise erstaunlich reichhaltige und ästhetisch ansprechende Strukturen hervorzubringen, die wir bereits an zahlreichen Stellen dieses Blogs in Wort und Bild gewürdigt haben (z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier ). Weiterlesen →

Die wunderbaren Wolken

Der Fremde

„Wen liebst du am meisten, rätselhafter Mensch, sprich! Deinen Vater, deine Mutter, deine Schwester oder deinen Bruder?
Ich habe weder Vater noch Mutter, weder Schwester noch Bruder.
Deine Freunde ?
Du bedienst dich da eines Wortes, dessen Bedeutung mir bis heute unbekannt geblieben ist.·
Dein Vaterland!
Ich weiß nicht, auf welchem Breitengrad es liegt.
Die Schönheit!
Wie gerne liebte ich sie, die göttliche, unsterbliche.
Das Gold!
Ich hasse es, wie du Gott hassest.
Was liebst du denn, seltsamer Fremdling!
Ich liebe die Wolken … die ziehenden Wolken … dort… dort in
der Ferne … die wunderbaren Wolken!“ Weiterlesen →

Anorganische Stachel

Vor einiger Zeit fand ich technische und biologische Stachel in trauter Gemeinsamkeit sinnlos nebeneinander dahindämmern. Nicht dass sie einem nicht mehr hätten gefährlich werden können, aber es steckte keine Absicht dahinter. Ähnlich ist es bei dem aktuellen Fundstück (Foto). Wieder zwei Arten von Stacheln verschiedener Art. Diesmal würde ich eher von organischen und anorganischen Stacheln sprechen: die einen – vermutlich wieder Brombeeren des vergangenen Jahres – und die anderen – Eisstacheln des aktuellen Tages. Der Ähnlichkeit in der Form entspricht diesmal überhaupt keine Ähnlichkeit in der Wirkung. Während die Brombeerstachel auch  jetzt noch voll wirksam sind, würden die Reifstacheln bereits durch leichte Berührung dahinschmelzen, ohne überhaupt den Versuch zu unternehmen, sich zu wehren.
Wie die Raureifnadeln entstehen, habe ich in einem früheren Beitrag erläutert.

Wind, Sand und Struktur

Das Walroß und der Zimmermann,
Spazierten hier am Strand
Und weinten herzlich über den
Entsetzlich vielen Sand:
„O weh und ach!“ so seufzten sie,
„Der Sand nimmt überhand!“
„Wenn sieben Mägde sieben Jahr
Hier täglich siebenmal kehren,

Ob sie dann wohl“,
das Walroß sprach,
„Den Strand vom Sand entleeren?“
Wohl schwerlich“,
sprach der Zimmermann
Und weinte heiße Zähren. Weiterlesen →

Rätselfoto des Monats September 2018

Was ist zu sehen, und wie kommt es zustande?

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Aeolische Formen im Sand

In der Wüste oder wüstenartigen Sandlandschaften ist man oft von der organischen, nicht selten an geometrische Formen erinnernden Gestaltung der Dünen fasziniert. Wohnt der Natur eine dem menschliche Kunstempfinden entsprechende Tendenz inne, die selbst im rein Anorganischen, im trockenen Sand, der in seiner Schlichtheit und weitgehender Abwesenheit von Wechselwirkungskräften zwischen seinen Teilchen kaum zu unterbieten ist, zu ästhetisch ansprechenden Mustern führt? Weiterlesen →

Vertiefungen im Schnee

Solange Schnee leise herunter rieselt, bedeckt er den Untergrund ziemlich gleichmäßig, sodass deren Form weitgehend erkennbar bleibt. Erst wenn Wind aufkommt und dieser den noch frischen Schnee vor sich hertreibt, wird die Fläche einerseits eben, andererseits entstehen aber auch Verwehungen und Vertiefungen, die vorher nicht da waren.
Wie kommt es dazu? Wenn der der den Schnee vor sich hertreibende Wind über eine Vertiefung streicht, nimmt die Geschwindigkeit lokal ab – weil die Stromlinien sich weiten – dadurch wird das Gleichgewicht zwischen dem Aufwirbeln und Ablegen von Partikeln gestört, indem mehr Teilchen fallen als mitgenommen werden. Die Vertiefung füllt sich also allmählich auf.
Wenn der Wind den Schnee jedoch gegen ein Hindernis, z.B. einen Baum treibt, wird das Hindernis umströmt und die Geschwindigkeit wird größer (Stichwort für Eingeweihte: Bernoulli). Dadurch werden mehr Schneepartikel aufgenommen als deponiert. Es entsteht eine Vertiefung. Danach wird die Geschwindigkeit wieder kleiner und es fällt mehr Schnee als aufgenommen wird.

Ich sei eine Sandwüste…

Ich sei wie eine Wüste, hatte er mir einmal gesagt,
die mit jedem Sandsturm eine neue Landschaft entwirft,
die keine Spur von der vorausgegangenen mehr läßt.

Dagmar Leupold: Edmond: Geschichte eine Sehnsucht. München 2002

Erste Spuren im Schnee

In einem früheren Beitrag haben wir über Muster berichtet, die Fußspuren im feuchten Sand hinterlassen, wenn anschließend ein Sturm darüber hinwegfegt und die komprimierten Stellen zurückbleiben. Eine ähnliche Beobachtung macht man beim Schnee. Claudia Hinz hat mir einige aktuelle Fotos vom Fichtelberg zugeschickt, auf denen man derartige Hinterlassenschaften von Verfestigungen im Schnee bestaunen kann. Weiterlesen →

Der Wind der Veränderung

Wenn der Wind der Veränderung stärker wird,
bauen die einen Mauern, die anderen Windmühlen.

Altes Sprichwort Weiterlesen →

Windbewegte Strukturen

„Anstatt Chaos und Unordnung vorzufinden, wird der Beobachter nicht umhin können zu staunen über eine Einfachheit der Form, eine Genauigkeit der Wiederholung und eine geometrische Ordnung, die in der Natur jenseits der Größenordnung der Kristallstruktur unbekannt ist. An bestimmten Stellen bewegen sich enorme, millionen Tonnen schwere Anhäufungen von Sand unaufhaltsam in geordneten Formationen über die Oberfläche des Landes, indem sie wachsen, dabei ihre Gestalt bewahren und sich sogar in einer Weise fortpflanzen, die in ihrer grotesken Nachahmung des Lebens auf einen fantasievollen Menschen leicht verstörend wirken könnten (Übs. HJS)“. Mit diesen geradezu poetischen Worten beschreibt der wohl erste „Dünen-“ und „Sandwissenschaftler“ Ralph Bagnold (1896 – 1990) in seinem Buch „The Physics of Blown Sand and Desert Dunes. London: Methuen 1954“ seine Begegnung mit den Sandstrukturen in der Wüste.
Wissenschaftler und Poeten scheinen gleichermaßen von den vielfältigen, ästhetisch ansprechenden Strukturen im Sand fasziniert zu sein. So berschreibt der Schriftsteller Raoul Schrott (*1964) – offenbar von Bagnolds Ausführungen inspiriert – seine Begegnung mit den gemeinsamen Werken von Wind und Sand mit den folgenden Worten.
„Die Springfracht desWindes bläst die Körner über Luv, kaum höher als ein oder zwei Fuß, bis sie am Kamm festgepreßt werden und schließlich wieder abgleiten; es ist wie mit den Wellen. Der Wind schiebt sie vor sich her. Manche stauen sich auf und werden so rund wie Walrücken.Einige kollidieren miteinander, rollen dann weiter und lassen hinter sich eine kleine, noch junge Düne zurück; solche grotesken Imitationen des Lebens wirken auf jemanden, der zu viel Phantasie hat, sehr leicht verstörend.“ (Raoul Schrott: Die Wüste Lop Nor. 2000).

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