Column

Onderwaterkasteel

Wetenschappers hebben ontdekt hoe je zandkastelen onder water bouwt.

Møllers onderwaterzandkasteeltje met dakoverspanning stelt Atlantis voor. Foto Scientific Reports

Het kostte twee pogingen, vertelt de Deense natuurkundige Peder Møller. In een half uurtje had hij een 15 centimeter hoog tempeltje van zand gebouwd, onder water. Er zit geen lijm in, geen dragende onderdelen. Alleen zandkorrels. Toegegeven: geen gewone korrels. Møller en drie collega’s in Iran en Amsterdam publiceerden er gisteren een artikel over in het wetenschappelijke tijdschrift Scientific Reports: ‘How to build the perfect sandcastle’.

Het begon met een simpele vraag: hoe hoog kun je een zandkasteel bouwen? Bestaande theorie schoot tekort, want volgens eerdere formules kan een zandkasteel niet hoger worden dan 20 centimeter. Elke kleuter weet dat dat niet klopt. Peder Møller, die destijds in het Parijse Laboratoire de Physique Statistique werkte, bedacht een nieuwe formule die de hoogte voorspelde. De formule beschrijft hoe ‘bruggen’ van water de korrels aan elkaar plakken. Møllers formule voorspelt dat zandpilaren (de simpelste zandkastelen) verrassend hoog kunnen worden.

Daar komen we dadelijk op terug, eerst het onderwaterkasteel. „Dat is gemaakt van magic sand”, verklapt de Deen. Toverzand is speelgoed dat in Nederland onbekend is. Wetenschapsknutselzaken verkopen het in blikjes. Het is strandzand waarvan de korrels zo gecoat zijn dat ze waterafstotend worden. Onder water blijft het daardoor aan elkaar plakken. Laat je een lepel los zand in het water glijden, dan blijft het als een griesmeelpudding op de bodem staan.

„Met mijn formule kon ik voorspellen hoe je nog sterkere zandkastelen bouwt”, vertelt Møller. „Je moet het soortelijk gewicht van het zandkasteel verkleinen.” Toverzand in water is heel licht, omdat tussen de korrels geen waterbruggen maar luchtbruggen zitten. De natuurkundige stampte het toverzand ook flink aan in mallen: een mal voor de pilaartjes, een mal voor het dak. „Heel belangrijk”, zegt hij. „Want normaal vormt een zandkorrel drie bruggen met andere korrels. Als je flink stampt, worden het er wel vier. Dan is het meteen veel sterker.”

Professionele zandkasteelbouwers weten dat. Die stampen hun zand aan met een trilmachine. Van het stampen werd de toverzandmassa zo sterk dat de luchtbruggetjes tussen de korrels zelfs de dakoverspanning bij elkaar hielden.

Boven water met gewoon nat zand, aangestampt in pvc-buizen, waren de resultaten ook niet onaardig. Møllers collega’s bouwden in hun laboratorium strakke zandpalen. Een paal van 7 centimeter dik wordt al 60 centimeter hoog. De voorspelling van de Deen bleek dus te kloppen. Van toverzand zou het twee keer zo hoog kunnen, denkt Møller. „Dat wilde ik natuurlijk proberen. Maar ik had niet genoeg toverzand. En het aquarium was niet groot genoeg.”