Как и почему поет песок: выводы и эксперименты

Новые исследования помогут подобрать ключ к объяснению того, почему поют некоторые песчаные дюны.

Песчаные дюны поют только в нескольких областях по всему миру, и их низкие, гудящие песни пугали и одновременно притягивали на протяжении веков. Их слышал Марко Поло во время своих путешествий, их описывал Чарльз Дарвин в своей книге "Путешествие на "Бигле" - он описал рассказы чилийцев о звуках, которые издают песчаные холмы.

Песня песков – это низкий гул на частоте в пределах нижней части музыкального диапазона виолончели. Ученые заметили, что дюны могут петь, только когда песок скользит вниз по их склонам. Но доказательства того, что осыпающийся песок может звучать, получены экспериментальным путем в 2009 году. Тогда эти звуки смогли получить в лабораторных условиях. Однако осталась неразгаданной еще одна, главная тайна поющих дюн – как могут звучать одновременно несколько нот, создавая красиво, но жутковато звучащий аккорд.

Дюны могут петь, только когда песок скользит вниз по их склонам

Для изучения этого вопроса физик Симон Дегоэ-Бюи и его коллеги в парижском университете Дидро записали звуки двух различных дюн: возле Тарфая, портового города на юго-западе Марокко, и возле Аль-Асхарах, прибрежного города на юго-востоке Омана.

Независимо от того, где были сделаны записи - рядом с дюнами Марокко или Омана, - пески пели примерно на частоте 105 герц, рядом с соль-диез "большой" октавы. Оманские пески также пели мощно, но иногда "сваливались" в какофонию, используя почти всевозможные частоты от 90 до 150 герц в ряду из девяти нот от Фа-диез до Ре.

Исследования будут опубликованы в журнале Американского геофизического союза Geophysical Research Letters.

Несмотря на то, что оманская дюна звучала несколько небрежно и даже неряшливо, исследователи сумели выделить некоторые тона, которые звучали немного сильнее, чем другие. Ученые также отметили, что отдельные песчинки из оманской дюны сильнее отличались друг от друга по размеру, чем их собратья из Марокко. Песчинки оманской дюны были от 150 до 310 мкм, в то время как песчинки марокканской дюны были от 150 до 170 микрон.

Дегоэ-Бюи и его коллеги привезли песок из оманской дюны в свою парижскую лабораторию. Во-первых, они ссыпали песок по наклонному скату, записывая звук, издаваемый песчинками, с помощью микрофона. Они также измеряли величину вибрации песка с помощью датчиков, которые "плыли" по поверхности потока. Затем они использовали сито, чтобы отсеять песчинки размером между 200 и 250 мкм, и ссыпали этот песок по тому же склону.

Затем исследователи сравнили звук просеянного песка с непросеянным. И обнаружили, что в то время как непросеянные песчинки пели громко, но "небрежно", просеянный песок пел не так фальшиво и примерно в диапазоне 90 герц, так же, как естественные марокканские. Это предполагает, что размер песчинок является важным фактором того, в каком тоне дюны поют.

"Звук, который мы слышим, зависит от размера песчинок", - сказал Симон Дегоэ-Бюи.

Гипотеза его команды состоит в том, что колебания сыпучих песчинок синхронизируются, в результате чего участки песка вибрируют в унисон. "Тысячи мелких вибраций резонансно объединяются, чтобы выталкивать воздух вместе, как мембрана громкоговорителя, - сказал Дегоэ-Бюи. - Но вот почему они синхронизируются друг с другом? Этот вопрос еще не решен".