Раскрыт секрет поющих песков

Современная наука раскрыла немало тайн и загадок окружающего мира, однако многие из них до сих пор остаются неразгаданными. К таковым относится тайна поющих песков — почему некоторые дюны при воздействии на них начинают издавать весьма громкие звуки? Впрочем, недавно группа ученых попыталась дать объяснение этому загадочному явлению природы…

Фото:

Несмотря на то, что поющие пески пугали путешественников еще в глубокой древности — так, например, об их жутких звуках писали еще древнегреческие историки Геродот и Ксенофонт, до сих пор ученые так и не знают, что заставляет некоторые дюны петь. Более того, все эти годы их не особенно изучали — с тех пор, как сто лет назад английский геолог Керзон составил список из 33 поющих дюн, к нему мало что добавилось. На сегодняшний день известно лишь, что из нескольких миллионов дюн во всех пустынях мира где-то 40 издают характерный рокот, когда их тревожит ветер или нога человека. Но вот почему они воют, когда их соседи молчат — до сих пор непонятно.

Читайте также: Раскрыт основной секрет силы трения

Впрочем, недавно ученые попытались разгадать эту загадку, и у них это почти что получилось. Исследовательница Натали Вринд из Кембриджского университета (Великобритания) и её коллеги из Калифорнийского технологического института (США) потратили долгие годы на работу в калифорнийской пустыне, поставили множество экспериментов с поющими дюнами и в результате предложили интересную гипотезу, которая объясняет такое нетипичное поведение песчаных холмов. Авторы работы назвали ее "гипотезой волноводов".

Объяснение, которое предложила доктор Вринд и ее коллеги, основывается на достаточно простых наблюдениях — всем известно, что если запустить руки в песок, то можно услышать слабое шуршание. Однако если это сделать быстро, то звук будет мощнее, и, главное, выше. Интересно, что не так давно французские геофизики провели лабораторный эксперимент, который показал что высота и громкость издаваемых барханом звуков увеличиваются по мере роста скорости, с которой лопатка проходит сквозь песок. То есть если через толщу дюны проходит что-то достаточно быстро, то она шуршит громче, чем обычно.

Однако, как показали исследования группы Вринд, сила отражаемого звука может зависеть еще и от того слоя, который лежит под поверхностью дюны. Звукозаписывающие устройства ученых показали, что именно там шорох песчинок усиливается и отражается. Причем это было показано на примере достаточно необычных дюн, которые достаточно голосисты — если забраться на вершину такой "певицы" и съехать по самому крутому склону, то после раздастся потрясающий внутренности гул, напоминающий григорианский хорал в исполнении мощных басов и баритонов. И этот звук иногда можно услышать даже на расстоянии трех километров от самой дюны!

Итак, ученые стали исследовать те слои, что находятся под поверхностью подобных "певцов". Первые же результаты оказались весьма интересными. "Зонд, который мы ввели в поющую дюну, позволил нам обнаружить очень твердый слой на глубине 1,5-2 м. Песчинки слипаются и удерживаются вместе карбонатом кальция благодаря либо проникшей внутрь дождевой воде, либо поднявшимся солёным грунтовым водам" — рассказывает доктор Вринд.

После этого исследователи использовали георадар, который показал, что под поющей дюной находится не один, а несколько таких слоев, расположенных параллельно друг другу. Таким образом, если вдруг вызвать обвал склона подобной "певицы", то эти "волноводы" приведут к интерференции звуковых волн. Ну, а сама поверхность дюны между тем выступает в качестве гигантского громкоговорителя, усиливающего колебания, поэтому все громкие звуки, отраженные от нижележащих слоев, могут раздаваться еще в течение минуты после того, как песок уже остановился.

Ученые также установили, что распространение шума, издаваемого дюнами, зависит от различий в акустических свойствах твердых слоев и окружающего их песка. Поэтому зимой, когда в пустыне идут дожди, дюны насыщаются влагой и звукопроводящие свойства песка изменяются. В таких условиях влагой резкий контраст между материалом поверхности и подстилающих слоев исчезает, поэтому-то дюны и замолкают — до следующего лета, когда солнце вновь высушит их. Именно тогда пустынное "шоу" возобновится.

Следует заметить, что гипотезу, предложенную группой доктора Вриндт, приняли далеко не все ученые. Некоторые из них считают, что разница между строением верхних и нижних слоев не играет особенной роли в процессе пения дюн — скорее всего, все это зависит от размера песчинок. Ну, а г-жа Вриндт и ее коллеги для того, чтобы убедить скептиков, планирует соорудить полномасштабную искусственную дюну и провести на ней ряд экспериментов, доказывающих справедливость "гипотезы волноводов". Таким образом, разгадка тайны поющих песков продолжается.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"