Apr11

Sanddünen singen nur in wenigen Gebieten der Erde und sie singen, wenn der Sand den Hang hinunterrutscht. Über die Entstehung der Klänge – ein tiefes, monotones Brummen – wird seit Jahrhunderten fleissig spekuliert. Schon Marco Polo begegnete diesem Brummen auf seinen Reisen und Charles Darwin beschrieb in seinem Buch “The Voyage of the Beagle” einen klingenden, sandigen Hügel, den die Chilenen “Bellower” (lautes Gebrüll eines Tieres) nannten.

Der Klang des Sandes ist ein Brummen im tieferen Frequenzbereich eines Cellos. Menschen können den Sand in Bewegung versetzen oder der Wind kann Sandrutschungen auslösen und einen plötzlichen, dröhnenden Chor auslösen.

Mystery Of Singing Sand Dunes Solved | Video, Standard YT Lincence

Zwei “singende” Sanddünen in Marokko und Oman. American Geophysical Union / Video von Derek Sollosi und Sean Treacy. Bilder and Ton von Simon Dagois-Bohy.

Wissenschaftler dachten bisher, dass der rutschende Sand in den stabileren, unteren Schichten einer Düne die Klang-Vibrationen erzeugt. Aus Experimenten im Jahr 2009 ergaben sich jedoch Hinweise, dass der Sand bzw. die Sandkörner und nicht die Düne singt. Dasselbe Forschungsteam untersuchte noch ein weiteres Rätsel: Wie entstehen in einer Düne gleichzeitig mehrere Klänge?

Es wird vermutet, dass die Korngrösse die Reinheit der Töne beeinflusst. Wenn die Korngrösse variiert, fliessen die Sandströme mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und produzieren eine grössere Bandbreite von Tönen. Wenn aber die Sandkörner alle etwa gleich gross sind, bewegen sich die Sandströme innerhalb der Rutschung mit gleichmässigeren Geschwindigkeiten und sorgen dafür, dass der Klang sich auf spezifische Töne beschränkt.

Man nimmt an, dass sich die Vibrationen fliessender Sandkörnchen synchronisieren und im Einklang vibrieren lassen. Die tausenden, schwachen Vibrationen vereinigen sich so wie die Membran eines Lautsprechers, um die Luft zusammenzudrücken. Wieso sich die Sandkörner synchronisieren, bleibt vorerst noch ungeklärt.

Lieder der Dünen; YT Standardlizenz

≪The songs of the dunes≫ von Stéphane Douady. Aufgenommen auf einer singenden Düne in Morokko. © gefilmt von Etienne Chaillou and Mathias Thery.

>> Hier noch die Auflösung des Rätsels von letzter Woche: Es handelt sich um die Rub al-Chali, oder auch Arabia’s Empty Quarter und ist die grösste durchgängige Sandfläche der Welt. Es ist eine Landschaft aus endlosen, wandelbaren Sandgebirgen, die durch den britischen Entdecker Wilfred Thesiger und seine emiratischen und omanischen Begleiter in den 1940er- und 1950er-Jahren berühmt wurden.

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Apr04

Eine geomorphologische Struktur aus dem Weltall gesehen – was könnte dies sein?

Rub' al-Chali @ Gemeinfrei: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS und U.S./Japan ASTER Science Team

Um welche Struktur handelt es sich hier und wo könnte sie liegen?

Die Auflösung erhaltet ihr mit dem nächsten Beitrag. Unterdessen viel Spass beim Rätseln – erdwissen.

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Mrz28

Acht Prozent der Flächen der Schweizer Alpen sind in Bewegung!

In Braunwald ist die permanente Geländebewegung ein geologisches Erbe und dauert – wie wir heute wissen –  schon Zehntausende von Jahren an. Vergleichbare Bewegungen kommen in den Schweizer Alpen häufig vor.

Braunwald

Braunwald: von den Geländebewegungen geformte Landschaft unter dem Hanenbüel

Seit über hundert Jahren werden in Braunwald Kriechbewegungen beobachtet. Erstmals bemerkt wurde der instabile Untergrund beim Bau des grossen Hotels vor dem ersten Weltkrieg. Im alltäglichen Leben merkt die Bevölkerung allerdings nichts davon. Erst über längere Zeit wird das geologische Phänomen wahrgenommen, z. B. an Rissen in Fassaden oder leicht geneigten Fussböden. Bei grösseren Ereignissen, die etwa alle 20 bis 30 Jahre stattfinden können, sind z. B. 1999 in Teilgebieten von Braunwald und auch im Tal grössere Schäden entstanden.

Braunwald Hauptabriss des Rutschgebiets

Übersichtskarte Braunwald: orange Umgrenzung des Rutschgebiets mit alter Hauptabrisslinie in Rot

Die geologische Situation

Verschiedene Schichten aus der letzten Eiszeit liegen wie bei einer Cremeschnitte übereinander auf hartem Fels. Diese ≪Cremeschnitte≫ umfasst eine 10 bis 100 m mächtige, kriechende Masse von etwa 3,5 Quadratkilometern; ein Gebiet, das vom Seblengrat zum Brummbach respektive bis zum Schwettiberg / Höcheli (siehe Übersichtskarte) reicht. Sie besteht aus verwittertem und von mehreren Eiszeiten überprägtem Felsmaterial, Kalken und Sandkalken aus dem Gebiet der Eggstöcke. Darin eingeschlossen sind Schichten von sogenanntem ≪blauem Lehm≫, der für die Bewegung am meisten verantwortlich ist. Das Gemisch aus dunkelgrauen Schieferplättchen und graubläulich schillerndem Lehm ist durch die Jahrtausendelange Beanspruchung aus alpinem Opalinuston entstanden. Aufgeschlossen ist der Opalinuston bei der Bergstation der Sesselbahn am Seblengrat.

Geologisches Profil Braunwald

Geologisches Übersichtsprofil Vorder Eggberg – Teufrus (Schindler 1982)

Die Braunwalder begegnen den Problemen mit dem unruhigen Untergrund, seit sie die ersten Bauten auf der Terrasse errichteten. Die spezielle Rolle des Grundwassers wurde früh erkannt wie die zahlreichen, mit Steinpackungen verfüllten Stollensysteme zeigen.

Umfangreiche Untersuchungen nach den Ereignissen 1979/80 unter dem Hotel Bellevue / Feuerwehrdepot zeigten, dass die Geländebewegung nur mit einer möglichst vollständigen Abdrainierung des Grundwassers bis hinab zur Basisgleitfläche in rund 16 Meter Tiefe den Kriechprozess wesentlich verlangsamen kann. Zudem wurde klar, dass der Gleithorizont aus einer Lehmschicht besteht, die sehr schlechte Reibungseigenschaften hat. Dies und das Grundwasser machen es erst möglich, dass sich eine derart grosse Lockergesteinsmasse auf der erstaunlich flachen Ebene (12 bis 15 Grad) überhaupt bewegen kann.

 

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Jan24

Griechische Astronomen stellten fest, dass hoch über dem letzten Norden ein Sternbild schimmerte: Das Sternbild des Bären, griechisch arktos. Das Land im hohen Norden unter dem Sternbild des Bären wurde deshalb Arktis genannt. Nach griechischer Auffassung musste auf der südlichen Halbkugel aus Gründen der Symmetrie ein Gegensternbild flimmern, ein Ant-arktosebenfalls über Eis und Schnee.

Antarktis_lizenzfrei

Antarktis

Seit der Zeit des Aristoteles haben die Menschen eine vage Vorstellung von der Antarktis. Sie ist eine mächtige, sagenhafte Phantasiewelt, unnahbar und geheimnisvoll und regte die Einbildungskraft der Menschen übermässig an.

Auf den ältesten Landkarten der südlichen Hemisphäre, die von Orontius und Mercator im 16. Jahrhundert angefertigt wurden, wird das Vorhandensein eines grossen Südkontinents – Terra Australis Incognita – postuliert, wenn auch eine solche Landmasse nie gesichtet worden war. Tatsächlich war der südliche Ozean bis zum Jahr 1700 von keinem Schiff befahren worden. James Cook’s Entdeckungsfahrten im achtzehnten Jahrhundert, die ersten, bei welchen der südliche Polarkreis überquert wurde, beendeten für immer den Traum von einem reichen südlichen Gebiet mit gemässigtem Klima, das von mythologischen Geschöpfen und Völkern bewohnt wird. Seine Berichte über die reiche Fauna im südlichen Eismeer führte zur Entwicklung der Robben- und Walfangindustrie und dadurch zu den darauffolgenden Erkenntnissen über die Verletzlichkeit der Umwelt unseres Planeten, durch die die Wissenschaft im zwanzigsten Jahrhundert so viel lernte.

Wie enstand die Antarktis?

Die Antarktis war nicht immer ein vereister Kontinent – vor 70 Millionen Jahren war das Klima wahrscheinlich subtropisch, das Land von Wäldern bedeckt und von Tieren bevölkert. Heute wird angenommen, dass Antarktika den Kern des Superkontinenten Gondwana bildete, der Südamerika, Australasia, Ozeanien und Indien einschloss.

Das Auseinanderbrechen von Gondwana:

Vor 280 Millionen Jahren: Die Antarktis war Teil von Gondwanaland. Der Superkontinent begann nach Norden zu wandern.
Vor 140 Millionen Jahren:  Von Gondwanaland trennten sich Südamerika und Afrika und der Südatlantik begann sich zu öffnen.
Vor 60 Millionen Jahre: Nun beginnen sich Australien und Antarktika langsam zu trennen.

Ein unerwartetes Resultat lieferte die jüngste Reise des Forschungsschiffes Glomar Challenger, mit der die Verbindung der Antarktis zu Südamerika, die Wanderung des Kontinents und die Frühentwicklung des Südatlantiks erforscht werden sollte. Am Rande der Antarktis fand man ein Bruchstück eines versunkenen Kontinents, das vor 150 Millionen Jahren zur heutigen Südostküste Südafrikas hinpasste. Damit fand man das “Stück” der noch bestehenden Lücke in der Rekonstruktion des Superkontinents.

 

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Jan10

Gletscher haben mit ihrer Kraft die Landschaften unseres Planeten mitgestaltet. Sie sind für viele Täler, Seen und Hügel verantwortlich und sind gigantische Süsswasserspeicher.

Santa Cruz-Perito Moreno Gletscher; © Mariano Cecowski, CC BY-SA 3.0

Der Perito Moreno Gletscher in Argentinien; © Mariano Cecowski, CC BY-SA 3.0

Wie Gletscher entstehen

Gletscher entstehen dann, wenn mehr Schnee fällt als verdunstet oder abtaut. Es sind keine besonders kalten Winter erforderlich, denn bei mildem Frost kann die Luft mehr Wasserdampf enthalten und daher stärkere Schneefälle als bei tieferen Temperaturen hervorbringen. Die Quantität des Schneeüberschusses ist weniger wichtig als die Qualität, sie entscheidet lediglich wie schnell sich der Gletscher entwickelt. Fallen auf den bereits vorhandenen Schnee weitere Niederschläge, werden die unteren Schneeschichten durch Metamorphose immer weiter zusammengedrückt.

Gletscher Entstehung

Entstehung von Eis

Die Metamorphose des Schnees zu Gletschereis vollzieht sich in mehreren Stadien. Beim frisch gefallenen Schnee schmelzen als erstes die Spitzen der sternförmigen Kristalle, wodurch der Schnee körnig wird. Hierbei wird die Schneemasse dichter und gleichzeitig fester. Der Druck des sich auflagernden Neuschnees trägt zur Verwandlung bei. Wenn dieser Vorgang mehrere Jahre angehalten hat, verfestigt sich dieser körnige Schnee zu Firn. Durch den Druck der darüber liegenden jüngeren Schneemassen kristallisieren sich die Firnkörner zu einem festen Gefüge von Gletschereis.  Ab einer bestimmten Mächtigkeit beginnt der Gletscher durch seine Schwerkraft zu fliessen.

Unterschiedliche Phasen der Vergletscherung

Immer wieder gab es Phasen im Laufe der Erdgeschichte, in denen das globale Klima für eine gewisse Dauer verhältnismässig kalt oder warm war. Die Eiszeiten sind im Vergleich zu den Warmzeiten kurz. Es gab, je nach Definition, etwa vier bis sieben Eiszeitalter, die das Bild der Erde prägten.

Eiszeitalter sind Zeitabschnitte der Erdgeschichte, in denen mindestens ein Pol der Erde vergletschert ist, oder wenn in der nördlichen und südlichen Hemisphäre ausgedehnte Vergletscherungen vorherrschen.

Nach der ersten Definition befindet sich die Erde seit etwa 30 Millionen Jahren im aktuellen Känozoischen Eiszeitalter, da seit dieser Zeit die Antarktis vergletschert ist. Nach der zweiten, engeren Definition begann die derzeitige, bis heute andauernde Eiszeit erst vor etwa 2’7 Millionen Jahren, als auch die Arktis vergletscherte. Sie entspräche damit annähernd dem geologischen Zeitabschnitt Quartär.

Eine gewaltige Eiszeit beherrschte die Erde vor rund 2’3 Milliarden Jahren im Paläoproterozoikum. Später, vor circa 250 Millionen Jahren im Paläozoikum, kam es wieder zu einer starken weltweiten Vergletscherung und die letzte Eiszeit des Känozoikums hält immer noch an.

Klima im Lauf der Erdgeschichte; © Wikimedia

Klima im Lauf der Erdgeschichte; © Wikimedia

Eine Eiszeit wird zwar als Kaltzeit bezeichnet, unterliegt aber dennoch klimatischen Schwankungen: Man unterscheidet kalte Perioden, die sogenannten Glaziale und warme Perioden, die Interglaziale. Die genauen Ursachen von Eiszeiten ist noch nicht geklärt. Sicher erscheint jedoch, dass dabei die Position und Entfernung der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne eine grosse Rolle spielen und die Sonnenaktivität. Als irdische Ursachen werden das Öffnen oder Schliessen von Meeresstrassen, die Bildung von Hochgebirgen und Vulkantätigkeiten angenommen.

Astronaut photo of ash cloud from Mount Cleveland, Alaska, USA; © gemeinfrei

Astronautenfoto einer Aschewolke am Mount Cleveland, Alaska, USA; © NASA, gemeinfrei

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Dez06

Fragt man Menschen nach der grössten Wüste der Welt wird spontan die Sahara genannt – aber ist sie wirklich die Grösste?

trockenwuesten

Eine Dünenkette in der Sahara, © Wikimedia

Eine Wüste ist ein vegetationsfreies Gebiet, im Falle einer Trockenwüste, weil zu wenig Regen fällt und keine Pflanzen wachsen können. Die bekanntesten Trockenwüsten sind die Sahara, die Gobi, die Taklamakan, die Kalahari, die Atacama und viele andere. Man unterscheidet je nach Substrattyp zwischen Lehmwüsten, Sandwüsten, Serir (Geröllwüste) und Hammada (Fels- und Steinwüste). Zu den Trockenwüsten zählt man auch die Salzwüsten. Sie entstehen in flachen Tälern und in Gegenden mit hoher Verdunstung. Was während der Regenzeit ein seichter Salzsee ist, wird in der trockenen Jahreszeit zu einer sogenannten Salztonebene. Die Salzdecke kann bis zu 30 m dick werden, z. B. im “Salar de Uyuni” in Bolivien. Der hohe Salzgehalt des Bodens verhindert dann nahezu jegliches Pflanzenwachstum.

Seltener denken wir an eine Eiswüste. Bei dieser ist es entweder zu kalt für eine Vegetation oder der Boden liegt unter einer tiefen Eisschicht. Eiswüsten gibt es vor allem in den Polarregionen und in einigen Hochgebirgen, zum Beispiel in den Anden und im Himalaya.

antarktis

Die Antarktis ist eine Eiswüste, © Wikimedia

Wüsten finden sich entweder im Innern der Kontinente, die Sahara in Nordafrika, oder die Gobi und Taklamakan in Ost- und Zentralasien, oder an der Westküste südhemisphärischer Kontinente, so die Nebelwüsten Namib im südlichen Afrika und die Atacama in Südamerika. Sie sind überwiegend natürlich und grossklimatisch bedingt. Fast 50 Prozent der Landoberfläche unseres Planeten werden von Trocken- und Eiswüsten eingenommen. Während die Trockengebiete in zwei Gürteln entlang der beiden Wendekreise um die Erde ziehen, sind die Eiswüsten jenseits der beiden Polarkreise zu finden.

Wüstenkarte

Die Trocken- und Eiswüsten der Welt

Und so erstaunt es nicht, dass die Antarktis mit einer Fläche von 13 Millionen km² vor der Sahara mit 8,7 Millionen km² Patz 1 aller Wüsten der Welt belegt!

>> Die Wendekreiswüsten

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Nov01

Die «Chöpfi» ist ein Aufschluss von Sandstein aus der Oberen Süsswassermolasse. Sie besteht aus verschiedenen Ausgangsgesteinen wie Mergel, vereinzelten Nagelfluhbändern und Sandstein. Der Sandstein bei der Chöpfi entstand vor rund 15 Millionen Jahre aus tertiären Ablagerungen. Das Besondere an dieser Stelle sind die auffälligen Sandknauer, die wie Köpfe aus dem Boden herausragen. Bei der Ablagerung wurden die einzelnen Sandkörner mit kalkigem Ton oder mit härterem Kalk verbunden. Im Laufe der Jahrmillione verwitterte der Sandstein; die weicheren Stellen erodierten und wurden ausgeschwemmt, die härteren bildeten die Köpfe, die dem Ort den Namen gaben.

Chöpfi in Winterthur © wintipix.com

Seit Generationen ist die Chöpfi ein beliebtes Ausflugsziel am Stadtrand von Winterthur. Die Chöpfi erreicht man z.B. vom Ausgangspunkt Schützenweiher auf einem gemütlichen 1 1/2 stündigen Spaziergang oder direkter vom Strickhof Wülflingen.

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Die Lösung

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