3.69. Поющие и скрипящие пески

Если на некоторых пляжах пройти по песку или резко воткнуть в него руку или пластинку под углом примерно 45°, песок будет скрипеть или свистеть. В некоторых пустынях песчаные дюны гудят на низкой частоте (100 Гц), причем иногда так громко, что мешают разговаривать. Наблюдатели сравнивают этот звук со звучанием австралийской трубы диджериду. Как песок может издавать такие звуки и почему песок не всегда (то есть не на всех пляжах и не во всяких песчаных дюнах) поет, гудит и скрипит?

ОТВЕТ • На наветренной стороне дюны ветер подхватывает и несет песчинки вверх, и они осаждаются либо на самой вершине дюны, либо на верхней части склона на ее подветренной стороне. Это постепенное перемещение песчинок рано или поздно делает склон на подветренной стороне слишком крутым и неустойчивым, поэтому верхний слой песка на нем сползает вниз и наклон уменьшается. Таким образом, движение вверх песчинок с наветренной стороны и последующее скольжение их вниз на подветренной приводит к медленному перемещению дюны по пустыне.

На некоторых дюнах скольжение песка вниз может издавать гул, если песчинки имеют примерно одинаковый размер и структуру поверхности. На самом деле вниз могут скользить несколько слоев песка, каждый толщиной около 0,5 см. По мере того как слои опускаются, они колеблются перпендикулярно к лежащей под ними поверхности, по существу образуя колеблющуюся мембрану барабана. Когда скольжение прекращается, звук исчезает. Песчинки в скользящем слое запрыгивают друг на друга, сталкиваются друг с другом примерно 100 раз в секунду, то есть с частотой 100 Гц. Между частотой столкновений и прыжков и частотой колебаний слоя устанавливается координация (это называют обратной связью). Таким образом, частота звука, производимого колебаниями слоя, составляет около 100 циклов в секунду, то есть 100 Гц.

Если песок, по которому вы идете на пляже, издает звук, это значит, что ваши шаги вызывают скольжение слоев песка друг по другу, а также их вибрацию, что приводит к созданию звуковых волн.

Причина, по которой не все пески издают звуки, пока не совсем ясна. По-видимому, в поющих или гудящих песках песчинки обладают некоторыми особенностями, которые делают возможным движение довольно тонких слоев и их колебания. Самое интересное предположение — наличие особой корочки, покрывающей поверхность песчинок. Действительно, эксперименты со скрипучим пляжным песком показали, что способность издавать скрип постепенно исчезает, если песок промыть пресной водой. Причем эта «скрипучесть» не восстанавливается, даже если песок опять погрузить в соленую воду.