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3.
Wie steil wird eigentlich eine Sandböschung ?
Durch die herabrieselnden
Körner bildet sich im unteren Teil einer Sanduhr ein kegelförmiger
Haufen, dessen Böschung anfangs zunehmend steiler wird. Nach kurzer
Zeit erreicht die Neigung der Böschung (anders ausgedrückt: der
Böschungswinkel) einen kritischen Wert. Die Zufuhr weiterer Sandkörner
löst dann kleine Lawinen in der obersten Schicht aus, die von der
Kegelspitze aus hangabwärts gleiten. Für einen Moment verringert
sich dadurch die Hangneigung auf einen stabilen Wert. Doch schon mit den
nächsten herabfallenden Körner wiederholt sich der Prozess: erneute
Versteilung der Böschung und erneute Lawinenabgänge. Der Böschungswinkel
pendelt sich auf diese Weise selbständig auf einen "kritischen" Wert
ein, ohne dass es dazu einer weiteren Regelung bedarf. Physiker haben für
diese Verhaltensweise den Begriff "selbstorganisierte Kritikalität"
eingeführt.
Bei trockenem Sand liegt
der Böschungswinkel meist im Bereich von 30-35 Grad. Der exakte Wert
hängt u.a. von der Form der Sandkörner ab. Leicht nachzuvollziehen
ist, dass eckige Körner steilere Böschungen ermöglichen
als stärker gerundete (versuchen Sie einmal, mit Glasmurmeln einen
Kegel aufzuschichten !). Übrigens lassen professionelle Sandburgenbauer
aus diesem Grund vorzugsweise Flusssande mit wenig gerundeten Körnern
für den Bau ihrer Kunstwerke anfahren.
In Sand- und Kiesgruben
trifft man häufig auf Abbauwände, die deutlich steiler sind als
die genannten Winkel. Überwiegend ist dafür die natürliche
Feuchtigkeit im Sand verantwortlich (®
Sandphysik
6). Aber auch natürliche mineralische Bindemittel (Kalk, Eisenverbindungen),
die aus dem Grundwasser ausgefällt wurden, können für eine
verbesserte Standfestigkeit sorgen.
| In etwas größerer
Dimension lassen sich Lawinen in Kiesgruben beobachten, wenn das gesiebte
Material von Förderbändern zu Kies- und ®
Sandhalden
abgesetzt wird (Foto rechts). Schnell stößt man hier noch
auf weitere Sand-Geheimnisse. |
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