Freitag, 2. Mai 2014

Feuchter Sand könnte ein Rätsel des Pyramidenbaus erklären


Detail aus der Darstellung eines Kolosstransports auf einem Wandgemälde im Grab des Djehutihotep. | Copyright/Quelle: Public Domain (bearb. grewi.de)

Amsterdam (Niederlande)- Niederländische Physiker haben eine Eigenschaft von feuchtem Sand entdeckt, die den Alten Ägyptern den Transport der tonnenschweren Steinblöcke zum Bau der Pyramiden und Kolossalstatuen mittels Schlitten deutlich erleichtert und die hierfür notwendige Arbeitskraft sogar halbiert haben könnte. Noch heute könnte das alte Wissen der Pyramidenbauer so Transportenergie einsparen.

Wie Physiker der FOM Foundation an der Universiteit van Amsterdam aktuell im Fachjournal "Physical Review Letters" (DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.175502) berichten, ist anhand von Wandmalereien bekannt, dass zum Transport der gewaltigen Steinblöcke und einiger bereits fertiggestellter Statuen große Schlitten benutzt wurden, die von zahlreichen Arbeitern gezogen werden mussten.


Die derart dargestellte Methode stellte Physiker bislang jedoch vor ein Rätsel - kommt es doch nicht zuletzt aufgrund der gewaltigen Last dazu, dass sich vor dem Schlitten zusehends eine Art Bugwelle aus Sand auftürmt, die den Transport stark abbremst und somit erschwert.


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In ihren Experimenten konnten die Amsterdamer Forscher nun zeigen, dass vor dem Schlitten angefeuchteter Sand sich ganz anders verhält, eben bleibt und es so nicht zu beschriebenen Bremswirkung kommt. Mit der richtigen Menge an Feuchtigkeit, so erläutern die Physiker weiter, hätten die Ägypter die zum Ziehen des Schlittens notwendige Zugkraft so um bis die Hälfte reduzieren können.


Im Labor platzierten die Forscher einen Modellnachbau eines altägyptischen Schlittens in einem Sandkasten und bestimmten u.a. mit Hilfe eines Rheometers die notwendigen Kräfteverhältnisse, Wirkungen und die Festigkeit bzw. Feuchtigkeit des Sandes. Das Ergebnis: Die zum Transport des beladenen Schlittens notwendige Kraft nimmt proportional zur Steife des Sandes ab.



Im Experiment wird deutlich, wie sich trockener Sand vor dem Schlitten bremsend auftürmt (l.). Feuchter Sand hingegen (r.) bildet auch unter der Last des Modellschlittens eine ebene Fläche. | Copyright: Fundamental Research on Matter (FOM)

Der Grund für den Effekt sind Kapillarbrücken, also kleine Wassertropfen, die die Sandkörner zusammenbinden. Angesichts des richtigen Mischungsverhältnisses zwischen Sand und Wasser, verdoppelt sich die Festigkeit des Sandes. Auf dieser Masse gleitet dann ein Schlitten sehr viel leichter, da sich vor ihm kein Bug auftürmt (s. Abb.).


Tatsächlich glauben die Wissenschaftler in einem Wandgemälde sogar einen direkten Hinweis dafür gefunden zu haben, dass auch schon die Alten Ägypter sich dieser Eigenschaft des Sandes bewusst waren: Im Grab des Gaufürsten, Bürgermeisters und Hohenpriesters von Hermopolis Magna unter Sesostris II. und III., Djehutihotep, zeigt eine großformatige Darstellung des Transportes einer Kolossalstatue von den Steinbrüchen von Hatnub nach Hermopolis Magna. Betrachtet man die hier dargestellte Szenerie genau, so ist auf dem Schlitten ein Arbeiter zu sehen, der aus einem Krug Wasser direkt auf den Boden vor den Schlitten gießt (s.Abb.o.und f.).



Darstellung eines Kolosstransports auf einem Wandgemälde im Grab des Djehutihotep. | Copyright/Quelle: Fundamental Research on Matter (FOM) (Al-Ahram Weekly, 5-11 August 2004, issue 702

Neben den Schlussfolgerungen für den Schwertransport zu altägyptischen Zeiten könnte die Erkenntnis der Forscher aber auch moderne Anwendungsmöglichkeiten finden: "Bislang verstehen wir das Verhalten von körnigem Materialien wie Sand noch nicht vollständig. Doch solche Materialien kommen sehr oft vor. Weitere Beispiele sind Asphalt und Kohle. Unsere Forschungsergebnisse könnten also auch nützlich werden, um den Transport von körnigem Material grundsätzlich zu optimieren, dessen Aufwand derzeit immerhin 10 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs beansprucht.


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Quelle: uva.nl
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