Sporen in het zand
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Nederlandse versie (Deutsche Version unten): |
Deze earthcache leidt je naar het strand in Zeeland. Hier wordt het landschap dagelijks opnieuw gevormd doordat los zand door een stromend medium wordt getransporteerd. Daarbij kunnen een aantal verschillende sedimentaire strukturen ontstaan, waaronder de verschillende soorten ribbels. Juist deze ribbels willen we hier bij eb onderzoeken.
Men onderscheidt of sedimentkorrels (bijvoorbeeld zand) door een aquatische (water) of een aerische (wind) stroming getransporteerd worden. Daarvan afhankelijk spreekt men van een aquatische of een aerische ribbel. Aquatische stroomribbels ontstaan in het zand als de stroomsnelheid net boven de kritische snelheid ligt. Stroomribbels zijn asymmetrisch, met een lange, vlakke loefzijde (waar de stroming inkomt) en een korte, steile lijzijde (in de luwte achter de ribbel). De ribbels zijn gemiddeld 3 - 5 cm hoog en hebben een golflengte van 4 - 60 cm. Voor de vorming van een ribbel is een minimale waterdiepte van ongeveer drievoudige ribbelhoogte nodig.
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Hoe ontstaan aquatische stroomribbels?
Als de kritische stroomsnelheid voor de beweging van zandkorrels is bereikt, beginnen de korrels zich te bewegen en vormen kleine clusters. Oneffenheden op het grensvlak tussen het sediment en het stromende medium vormen hindernissen voor de met de stroming meegevoerde sedimentkorrels. Boven de oneffenheden, die kleine heuvels vormen, liggen de stroomlijnen dichter bij elkaar en neemt de stroomsnelheid toe. Sedimentkorrels kunnen daardoor makkelijker over de loefzijde van de kleine heuvel omhoog getransporteerd worden.
Aan de lijzijde is de snelheid van het water lager en de korrels blijven achter de top van de hindernis liggen. Worden daar teveel korrels opgehoopt wordt het onstabiel en glijden de korrels aan de lijzijde naar beneden, waardoor telkens schuine laagjes worden afgezet. Deze laagjes aan de lijzijde worden foresets genoemd en hebben een natuurlijke helling van 30-35°. Door herhaling van dit fenomeen bouwt zich laag op laag, gescheiden en afgeschermd door tussenlagen fijner sediment, dat uit de suspensie afzinkt. Er ontstaat langzamerhand een ribbel.
Aan de top van de heuvel (de ribbel) splitst de stroming zich. Een deel stroomt verder over het sedimentoppervlak . Het andere gedeelte vormt aan de lijzijde onregelmatige verwervelingen en botst daar op het sedimentoppervlak, waardoor door verhoogde turbulentie en erosie de groeven tussen de ribbels ontstaan. Een gedeelte van de geërodeerde korrels kan door deze terugstromende werveling aan de voet van de lijhelling getransporteerd worden en daar als dun laagje gedeponeerd worden. Het andere gedeelte wordt in het fluid opgenomen of weer over de loefhelling van de ribbel getransporteerd. Wordt een deel van de korrels zo aan de loefzijde gedeponeerd, dan vormt zich het "loefblad"
Hoe ontstaan aerische stroomribbels?
Het transport van sedimentkorrels door wind verloopt in principe op dezelfde manier als transport in water. Verschillen ontstaan vooral door de verschillende fysikalische eigenschappen van lucht en water. Voor de vorming van windribbels heeft het kruipende en springende transport de grootste betekenis. Door de lagere dichtheid zijn springende korrels in de lucht "zwaarder" als in water. Als de zich springend voortbewegende korrels weer op een ondergrond botsen, is hun kinetische energie zo groot, dat ze andere korrels tot springen kunnen stimuleren en zelfs grotere korrels tot kruipen kunnen stimuleren.
Van bovenaf bekeken kan een recht, een boogvormig of een tongvormig (linguide) verloop van de ribbelkam onderscheiden worden. Experimenten in windtunnels hebben aangetoond dat rechte en boogvormige kamverlopen instabiel zijn en zich in de loop van de tijd in een tongvormig kamverloop veranderen. Hoe lang het duurt voordat het stabiele linguide verloop van de ribbelkam bereikt is, hangt van de stromingssnelheid af. Bij hogere snelheden wordt het stabiele verloop eerder bereikt als bei lagere snelheden. Ribbels met een recht kamverloop worden ook 2D-ribbels genoemd, die met een boog- of tongvormig kamverloop ook 3D-ribbels.
Om deze Earthcache te loggen, ga je bij eb naar het strand van Zeeland, voer onderstaande opdrachten uit en stuur de antwoorden per email naar GC37BV0(at)sags-per-mail.de:
- Vindt een aquatische stroomribbel aan het strand. Welke vorm heeft deze ribbel? Meet de hoogte en de golflengte.
- Zoek ook een aerische stroomribbel. Welke vorm heeft deze (recht, boog- of tongvormig)? Waarom?
- Maak optioneel een foto van jezelf of je GPS aan het strand terwijl je de opdrachten uitvoert.
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Deutsche Version: |
Dieser EarthCache führt Dich an den Strand in Zeeland. Hier wird die Landschaft täglich neu geformt, indem lockerer Sand als rollende oder springende Bodenfracht durch ein strömendes Medium transportiert wird. Dabei können eine Reihe unterschiedlicher Sedimentstrukturen entstehen, unter denen die verschiedenen Typen der Rippeln die auffälligsten sind. Genau diese Rippeln wollen wir uns hier bei Ebbe anschauen.
Grundsätzlich unterscheidet man, ob Sedimentkörner (Sandkörner) von einer aquatischen (Wasser) oder aerischen (Wind) Strömung transportiert werden. Je nachdem spricht man von einer aquatische Strömungsrippel oder aerischen Strömungsrippel.
Aquatische Strömungsrippel entstehen in Sand, wenn die Strömungsgeschwindigkeit knapp über der kritischen Geschwindigkeit liegt. Strömungsrippel sind asymmetrisch, mit einer geringeren Hangneigung auf der strömungszugewandten Luvseite und einer steileren Hangneigung auf der strömungsabgewandten Leeseite. Die Höhe von Rippeln liegt im Durchschnitt bei 3 - 5 cm, ihre Wellenlänge bei 4 - 60 cm. Damit Rippel entstehen benötigt man eine Mindestwassertiefe von etwa 3-facher Rippelhöhe.
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Wie entstehen aquatische Strömungsrippeln?
Ist die kritische Strömungsgeschwindigkeit für die Bewegung von Sandkörnern erreicht, beginnen sich die Körner zu bewegen und in kleinen Clustern zusammenzuballen. Dadurch bilden sich wenige Körner dicke Unregelmäßigkeiten auf der Sedimentoberfläche, die die Strömung in der Grenzschicht beeinflussen. Über den Unregelmäßigkeiten, die kleine Hügel bilden, liegen die Stromlininen näher zusammen und die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu. Sedimentkörner können dadurch rollend oder springend die Luvseite des kleinen Hügels hinauf transportiert werden und akkumulieren am Top. Werden zu viele Körner angehäuft wird die Lage instabil und die Körner rutschen den Leehang hinab und werden dort angelagert. Diese dünnen Kornlagen werden als Leeblätter (engl. Foresets) bezeichnet und bilden den natürlichen Böschungswinkel von ungefähr 30° -35° ab. Durch Wiederholung dieses Vorganges bildet sich Lage auf Lage, getrennt und laminiert durch Zwischenlagen feineren Sediments, das aus der Suspension ausfällt. Es entsteht allmählich eine Rippel.
Am Top des Hügels (der Rippel) spaltet sich die Strömung auf. Ein Teil der Strömung fließt weiter über die Sedimentoberfläche hinweg. Der andere Teil bildet auf der Leeseite unregelmäßige Wirbel bzw. trifft auf der Sedimentoberfläche auf, wo erhöhte Turbulenz und Erosion die Tröge zwischen den Rippeln ausbilden. Ein Teil der erodierten Körner kann durch den Rückstromwirbel an den Fuß des Leehanges transportiert werden und dort als dünne Lage abgelagert werden. Der andere Teil wird entweder in das Fluid aufgenommen oder wieder über den Luvhang der Rippel transportiert. Wird ein Teil des Körner an der Luvseite abgelagert, dann bildet sich das sogenannte Luvblatt.
Wie entstehen aerischen Strömungsrippeln?
Der Transport von Sedimentkörner durch Wind geht im Prinzip in der gleichen Weise vor sich, wie der Transport in Wasser. Unterschiede entstehen vor allem durch die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften von Luft und Wasser.
Für die Bildung von Windrippeln hat der kriechende und springende Transport die größte Bedeutung. Aufgrund der geringeren Dichte sind springende Körner in der Luft "schwerer" als in Wasser. Wenn die sich springend bewegenden Körner daher wieder auf dem Untergrund auftreffen, ist ihre kinetische Energie so groß, dass sie wiederum Körner zum Springen anregen können und sogar gröbere Körner zum Kriechen anstoßen können.
Von oben betrachtet lässt sich ein gerader, bogiger oder zungenförmiger (linguider) Verlauf der Rippelkämme beobachten. Experimente im Strömungskanal haben gezeigt, dass gerade und bogige Verlaufsformen instabile Formen sind und sich im Laufe der Zeit immer in zungenförmige Formen umwandeln. Wie lange es dauert bis die stabile linguide Form der Rippelkämme erreicht ist, ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit. Bei hohen Geschwindigkeiten bildet sich die stabile Form schneller als bei niedrigen Geschwindigkeiten. Rippeln mit geradem Kammverlauf werden auch als 2D-Rippeln bezeichnet, soche mit einem bogigen oder zungenförmigen Verlauf als 3D-Rippeln.
Um diesen Earthcache zu loggen, begib Dich bei Ebbe zum Strand von Zeeland und erfülle bitte folgende Aufgaben per Email an GC37BV0(at)sags-per-mail.de:
- Finde eine aquatische Strömungsrippel am Strand. Welche Form hat sie? Messe die Höhe und Wellenlänge!
- Suche auch eine aerischen Strömungsrippel. Welche Form hat sie (gerade, bogenförmig, zungenförmig)? Warum?
- Bitte mache hier freiwillig ein Foto von Dir oder von Deinem GPS am Strand während Du die Aufgaben erledigst.