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Singing Sand Dunes: Das Geheimnis der Wüstenmusik

Wenn Sie noch nie eine Sanddüne rumpeln gehört haben, hören Sie zu. Marco Polo sagte im 13.Jahrhundert, der singende Sand – den er bösen Wüstengeistern zuschrieb – „erfülle manchmal die Luft mit den Klängen aller Arten von Musikinstrumenten und auch von Trommeln und dem Zusammenprall von Waffen.“

Ja, bestimmte Sanddünen geben gelegentlich ein lautes, leises Rumpeln ab, das bis zu 15 Minuten dauert und bis zu 6 Meilen (10 Kilometer) entfernt zu hören ist. Es ist bekannt, dass einige Dünen dies regelmäßig tun, sogar täglich. Aber warum?

Um die zugrunde liegende Natur dieser mysteriösen Klänge aufzudecken, nahm Bruno Andreotti von der Universität Paris-7 sie mit in die atlantische Sahara in Marokko, einen von nur 35 bekannten Orten, an denen die mysteriöse Naturmusik zu hören ist.

„Singende Dünen sind eines der rätselhaftesten und beeindruckendsten Naturphänomene, denen ich je begegnet bin“, sagte Andreotti.

Bühne frei

Andreotti und sein Team untersuchten eine der großen halbmondförmigen Dünen oder Barchans, die das ganze Jahr über spontan singen – manchmal zwei- oder dreimal am Nachmittag, wenn es windig genug ist.

Wind zwingt Sand, sich an der Spitze der Düne anzusammeln, bis der Neigungswinkel einen Kipppunkt von etwa 35 Grad erreicht. Die eventuelle Lawine von Sand erzeugt das Gebrüll. Der Sand muss ausreichend trocken sein, damit der Gesang stattfinden kann. Für kleinere Barchans muss der Sand auch heiß und der Wind still sein.

„Eine kleine Düne singt nur die wenigen Tage, an denen es keinen Wind und keine Wolken gibt, damit die Sonne das ganze Gesicht effizient trocknen kann“, sagte Andreotti gegenüber LiveScience.

Obwohl bekannt war, dass Sandlawinen die Ursache des Singens waren, war der genaue Mechanismus noch unklar. Andreotti und sein Team wollten nicht auf eine spontane Episode warten und verursachten Lawinen auf dem Feld, indem sie die Dünen hinunterrutschten.

Nature’s Boom Box

Durch die Messung von Vibrationen im Sand und in der Luft konnte Andreotti Oberflächenwellen auf dem Sand erkennen, die von der Lawine mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit von etwa 130 Fuß pro Sekunde (40 Meter pro Sekunde) ausgingen. Auf diese Weise wirkt das Gesicht der Düne wie ein riesiger Lautsprecher – wobei die Wellen an der Oberfläche den Schall in der Luft erzeugen.

Andreotti erklärte diese Sandwellen als Ergebnis von Kollisionen, die zwischen Körnern mit etwa 100 Mal pro Sekunde auftreten, wie im Labor gemessen. In einer Art Rückkopplungsschleife synchronisieren die Wellen die Kollisionen, so dass sie alle im Grunde den gleichen Takt haben.

Dieses Modell erklärt die tiefe Tonhöhe – zwischen 95 und 105 Hertz – des Sandliedes, das laut Andreotti einer Trommel oder einem tief fliegenden Propellerflugzeug ähnelt.

Der Rückkopplungsmechanismus, wie von den Forschern im Dez. 1 ausgabe von Physical Review Letters, sagt auch korrekt die maximale Lautstärke des Gesangs zu 105 Dezibel, an welchem Punkt die Sandkörner vibrieren von der Oberfläche. Dieser Schallpegel ist vergleichbar mit einer Schneefräse oder einem Walkman bei voller Lautstärke.

Das Rätsel ist nicht vollständig gelöst. Neuere Forschungen haben sich auf eine scheinbar magische musikalische Eigenschaft der singenden Körner konzentriert. Es ist zum Beispiel nicht bekannt, warum das Gleiten von Glasperlen leise ist, während einige rauere Sandkörner eine Melodie spielen.

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