Поющие пустыни: как песчаные дюны создают громкий гул

Поющие пустыни существуют в разных частях мира. Среди песчаных дюн иногда возникает низкий протяжный звук, напоминающий гудение самолёта, работу большого двигателя, барабан или далёкий музыкальный инструмент.

Источником звука является не ветер, скрытая под землёй вода или движение горных пород. Необычный гул создаёт сам песок, когда большое количество сухих песчинок одновременно скатывается по крутому склону дюны.

Однако звучать способен далеко не каждый песчаный холм. Для появления эффекта должны совпасть размер и состояние песчинок, влажность, устройство поверхностного слоя и характер движения песка.

Песок начинает двигаться как единый слой

Ветер переносит песчинки вверх по пологой стороне дюны. Достигнув вершины, они накапливаются возле гребня.

Противоположный склон обычно значительно круче. Когда количество песка превышает предел устойчивости, верхний слой начинает сползать вниз, образуя небольшой песчаный обвал.

Отдельные песчинки сталкиваются, перекатываются и скользят относительно друг друга. При обычных условиях эти движения создают только тихий шорох.

На поющей дюне множество зёрен начинает двигаться согласованно. Возникающие колебания соединяются, усиливаются и превращаются в хорошо различимый низкий гул.

Чем больше область движущегося песка, тем мощнее может быть звук.

Песчинки должны быть похожи друг на друга

Для возникновения чистого устойчивого тона большое значение имеют характеристики песка.

На многих звучащих дюнах песчинки:

• имеют близкий размер;
• обладают округлой или хорошо отшлифованной формой;
• покрыты гладкой поверхностью;
• состоят преимущественно из схожего материала;
• свободно перемещаются относительно друг друга.

Ветер естественным образом сортирует песок. Более лёгкие частицы переносятся дальше, а тяжёлые остаются на месте. Со временем на отдельных дюнах образуется слой песчинок со сравнительно одинаковыми свойствами.

Если размеры зёрен сильно различаются, их движения хуже синхронизируются. Вместо одного заметного тона может возникнуть слабый шум или несколько звуков разной высоты.

Влага заставляет дюну замолчать

Поющие пустыни особенно чувствительны к воде. Даже небольшое количество влаги создаёт связи между песчинками и мешает им свободно скользить.

После дождя или в период высокой влажности дюна может временно перестать звучать. Иногда песку требуется продолжительное время, чтобы полностью высохнуть.

По этой причине одна и та же дюна в разные дни ведёт себя неодинаково. Летом она может издавать громкий гул, а в прохладный или влажный сезон оставаться почти беззвучной.

Температура влияет на явление преимущественно косвенно. Она изменяет скорость высыхания песка и состояние его поверхностного слоя. Сама по себе высокая температура ещё не заставляет дюну петь.

Дюна может усиливать колебания

Исследователи согласны, что звук связан с движением песчинок, но продолжают изучать способ его усиления.

Согласно одной модели, движущиеся зёрна синхронизируют свои колебания. Большое количество маленьких источников начинает работать почти одновременно и создаёт мощный общий звук.

Другая модель уделяет большое внимание внутреннему устройству дюны. Слой сухого рыхлого песка может находиться над более плотным или влажным материалом.

Граница между слоями помогает удерживать и усиливать определённые колебания. В таком случае часть дюны действует как естественный резонатор или волновод.

Вероятно, громкое звучание возникает благодаря сочетанию нескольких процессов: движению песчинок, их синхронизации и усилению колебаний внутри песчаного слоя.

Звук появляется во время песчаного обвала

Большие дюны могут начинать гудеть естественным образом, когда ветер вызывает обрушение накопившегося песка.

Иногда небольшой обвал запускает человек или животное, перемещающееся по крутому склону. Если условия подходят, первоначальный шорох постепенно превращается в низкий устойчивый тон.

При этом намеренно сталкивать песок или спускаться по дюне разрешено не везде. Многие звучащие дюны находятся на территории национальных парков и охраняемых природных зон.

Ходить по ним следует только по разрешённым маршрутам. Повреждение поверхности, движение транспорта и большое количество посетителей способны изменить структуру песчаного слоя.

Каждая дюна обладает своим голосом

Звучащие дюны не исполняют мелодию в обычном понимании. Чаще они создают один продолжительный тон или низкий гул с небольшими изменениями высоты.

На характер звучания влияют:

• средний размер песчинок;
• разброс их размеров;
• скорость движения песка;
• толщина скользящего слоя;
• внутреннее устройство дюны;
• площадь песчаного обвала.

Некоторые дюны издают ровный низкий звук. Другие создают несколько тонов одновременно или быстро меняют высоту гула.

Поэтому звучание сравнивают то с органом, то с барабаном, то с пропеллерным самолётом.

«Пение» и скрип песка — разные явления

Звуки может издавать не только песок больших пустынных дюн. На некоторых пляжах он скрипит, свистит или пищит под ногами.

Такой песок называют поющим или скрипучим, но механизм и характер звука отличаются от низкого гула дюн.

Пляжный песок обычно создаёт короткий высокий звук, когда человек наступает на него или проводит рукой по поверхности. Для этого также важны чистота, сухость и форма зёрен.

Гул пустынной дюны значительно ниже и продолжительнее. Он возникает при движении большого слоя песка и иногда распространяется на значительное расстояние.

Оба явления связаны с взаимодействием песчинок, но их не следует считать полностью одинаковыми.

Где находятся известные поющие дюны

Звучащие пески обнаружены на разных континентах. Особенно известны дюны:

• в пустыне Бадын-Джаран в Китае;
• возле Дуньхуана в Китае;
• в национальном парке Алтын-Эмель в Казахстане;
• в Марокко;
• в пустынях Намиб и Калахари;
• в американских пустынях Калифорнии;
• на Аравийском полуострове;
• в пустыне Атакама.

В Казахстане знаменитая дюна получила название Поющий бархан. В США необычными звуками известны дюны Келсо и Юрика.

Расположение в пустыне само по себе не гарантирует звучания. Даже рядом с поющей дюной могут находиться внешне похожие песчаные холмы, которые никогда не издают громкого гула.

Путешественники слышали эти звуки столетиями

До появления научных приборов люди объясняли звуки пустыни легендами. Гул связывали с духами, подземными колоколами, исчезнувшими городами и движением загадочных существ.

Необычные звуки описывали путешественники, пересекавшие пустыни Азии, Африки и Южной Америки. В тишине открытого пространства низкий гул действительно мог казаться голосом, доносящимся из-под земли.

Сегодня исследователи записывают звучание микрофонами и измеряют колебания при помощи геофонов. Эти приборы позволяют изучать движение волн не только в воздухе, но и внутри самой дюны.

Эксперименты показали, что песок способен издавать звук и в лаборатории. Однако крупная дюна создаёт условия, при которых колебания становятся особенно мощными и продолжительными.

Для звучания требуется редкое сочетание условий

Большая часть песчаных пустынь остаётся тихой. Для появления громкого гула одновременно необходимы сухость, подходящие песчинки и движение достаточно большого слоя.

Дождь, изменение направления ветра или смешивание песка с частицами другого размера могут временно прекратить звучание. Позднее ветер способен снова отсортировать и высушить поверхность, после чего голос дюны возвращается.

Именно нестабильность условий делает явление сравнительно редким. Даже поездка к известному поющему бархану не гарантирует, что турист услышит его голос в выбранный день.

Огромный природный музыкальный инструмент

Поющие пустыни показывают, как миллионы обычных песчинок могут создавать один мощный звук. Отдельное зерно почти невозможно услышать, но согласованное движение целого слоя заставляет дюну вибрировать и гудеть.

Учёным удалось определить основные условия возникновения этого эффекта. Однако споры о точном механизме синхронизации песчинок и усиления колебаний продолжаются.

Поэтому поющие дюны остаются одновременно понятным физическим явлением и одной из самых необычных загадок природы.