Der Leser hat das Phänomen der Wellblechpiste auf einer Reise nach Zentralafrika beobachtet. Es existiert aber auf allen Kontinenten: Eine unbefestigte Straße, deren Bett aus Sand, Kies oder Geröll besteht, zeigt nach einiger Zeit unweigerlich ein Wellenmuster, das quer zur Fahrtrichtung liegt. Auch eine noch so vorsichtige Fahrweise kann die Wellen nicht verhindern – solange man schneller fährt als eine gewisse kritische Geschwindigkeit.

Die Ursache für die Wellenbildung herauszufinden, war allerdings recht knifflig. Nachdem sich lange Zeit vor allem Ingenieure mit dem Thema beschäftigten, haben sich in den letzten Jahren Physiker an dem Problem abgearbeitet und durch einen möglichst einfachen Versuchsaufbau das Grundprinzip ergründet.

Nicolas Taberlet, der heute an der Universität von Lyon lehrt, ersann mit seinem Team folgendes Experiment: Sie ließen ein Rad, das weder angetrieben wurde noch über eine Federung verfügte, an einem Arm auf einer rotierenden Kreisscheibe in einem Sandbett laufen. Ergebnis ihrer 2007 veröffentlichten Studie (Physical Review Letters: Taberlet et al., 2007): Ab einer bestimmten Geschwindigkeit bilden sich die charakteristischen periodischen Riffel, die flach anstiegen und am Ende steil abfielen. Zudem prüften die Forscher, welche Faktoren einen Einfluss auf die Entstehung und die Form der Wellen hatten. Dabei spielten weder die Größe des Rades noch die Körnigkeit des Sandes eine Rolle – die Sache funktionierte auch mit Reis. Ein schwereres Rad führte zu größeren Bergen, deren Gipfelabstände geringer waren. Der Artikel enthielt auch ein theoretisches Modell für die beobachtete Wellenbildung, das zu denselben Ergebnissen führte.

Zwei Jahre später machte Nicolas Taberlet mit anderen Kollegen (Physical Review Letters: Bitbol et al., 2009) ein Experiment, in dem er das Rad durch einen "Pflug" ersetzte – ein schräg gestelltes Paddel, das über das Sandbett gezogen wurde. Wieder entstanden die Riffel. Und 2011 wies ein weiteres Forscherteam nach, dass man die Wellblechstruktur sogar schon dann erzeugen kann, wenn man das Paddel nur ein einziges Mal über eine Sandpiste zieht.

Die Physik zeigt also, dass das Wellenmuster im Sand unweigerlich entsteht. Dafür muss man aber mit einer Mindestgeschwindigkeit – in der Praxis etwa 10 km/h für Pkw – über die Piste fahren. Die Riffel bilden sich, weil auch die glatteste Sandstraße Unregelmäßigkeiten hat. Sobald das Auto einmal einen vertikalen Hopser gemacht hat, gerät es in eine Art periodische Schwingung. Die entstehenden Wellen ähneln denen, die der Wind in einer Sandwüste erzeugt, oder etwa den Buckeln auf einer Skipiste. Übrigens: Ganz ähnliche Kräfte spielen auch eine Rolle, wenn man einen flachen Stein über die Wasseroberfläche eines Sees hüpfen lässt.

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