„Powszechnie wiadomym jest, że pustynię zamieszkują złe duchy, prowadząc podróżników do zguby przez najbardziej złośliwe sztuczki”

– pisał w dzienniku ze swoich podróży Marco Polo. Był rok  w 1295 roku i o mechanice materiałów sypkich wiedziano wtedy niewiele (a i dzisiaj nie wszystko jest jasne i oczywiste). Dzisiaj wiadomo, że to nie duchy straszą na pustyni podróżników, tylko śpiewające wydmy. O co chodzi? O lawiny piasku.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Samochód jadący po tzw. kocich łbach hałasuje, bo koła raz wjeżdżają na kamień, raz z niego zjeżdżają. I tak w kółko, wjeżdżają i zjeżdżają, wjeżdżają… A teraz wyobraźcie sobie ziarenka piasku, które zsuwają się w dół wydmy. Nie ześlizgują się przecież po gładkiej powierzchni, tylko po innych ziarenkach piasku, leżących głębiej. I tak jak samochód na „kocich łbach”, tak drobinki piasku, raz wtaczają się na ziarenka leżące głębiej, raz z nich staczają. Zsynchronizowany ruch ziarenek „góra-dół” powoduje, że wydma zachowuje się jak ogromna drgająca membrana. Te drgania, tak jak w głośniku, „produkują” dźwięki.

Zrzut ekranu 2016-01-22 o 13_Fotor

Gdy nachylenie zbocza wydmy przekroczy wartość graniczną (około 35 st), warstwy piasku zsuwają się (a). Ziarenka piasku nie poruszają się jednak po płaskiej nawierzchni. Najpierw same muszą się wtoczyć (b) i przetoczyć (c i d) po warstwie piasku która pozostaje nieruchoma. W efekcie ziarenka piasku nie tylko poruszają się ku podstawie zbocza. Ponieważ zjeżdżają po innych ziarenkach piasku, dosyć szybko drgają poruszając się góra – dół. Źródło grafiki: Laurie Grace, ŚWIAT NAUKI 11.97

Membrana w głośniku jest jednak dużo mniejsza niż powierzchnia zsuwającej się piaskowej lawiny. Dźwięki „wygrywane” przez śpiewające wydmy mogą być tak donośne, że słychać je z odległości nawet 10 kilometrów. Dokładne pomiary wykazały, że odgłosy powstające na pustyni mogą mieć głośność nawet do 105 decybeli, podczas gdy granica bólu u człowieka wynosi 120 decybeli.

Nie każda wydma śpiewa. Ziarenka piasku muszą być małe, ich średnica nie może przekraczać 0,5 mm. Czym piasek jest czystszy, tym bardziej prawdopodobne, że będzie śpiewał. Gdy w piasku są zanieczyszczenia (muł, resztki roślin czy szczątki zwierząt, np. małe kawałki muszelek), o śpiewaniu można zapomnieć. Śpiewające wydmy występują tylko tam, gdzie jest wysoka temperatura i niska wilgotność. Wydmy nigdy nie śpiewają wcześnie rano czy późno wieczorem, bo wtedy nawet na pustyni w powietrzu (i piasku) jest trochę wilgoci. Cząsteczki wody, sklejają ziarenka piasku, a to wstrzymuje piaskowe lawiny.

Moment w którym z wydmy zsunie się lawina jest nie do przewidzenia. Gdy stromizna wydmy osiągnie wartość graniczną (wynoszącą na Ziemi dla suchego piasku około 35 stopnie), potrzebne jest tylko jedno jedyne ziarenko, które spowoduje przekroczenie wartości krytycznej i niekontrolowana już niczym lawina zsuwa się w dół zbocza. To zachwianie równowagi może być spowodowane także hukiem, albo jakimś wstrząsem. Przeróżne dźwięki powstają więc na pustynie nagle. Czasami jeden dźwięk wywołuje następny, czasami – mówią podróżnicy – jak gdyby grała cała orkiestra. Słychać dzwony, trąbki, harfy, organy i flety. Czasami słychać wystrzały armatnie, syreny okrętowe, odgłosy samolotów, głośny gwar czy płacz. Marco Polo opisywał dźwięki przypominające nawoływania, odgłosy marszu czy klaskania. Bywa, że zaskoczony i przerażony podróżnik znajduje się w samym ich środku.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

W Polsce nie ma śpiewających wydm. Jest za to tzw. „piszczący” piasek. Spacerując po plaży, stopami ugniatamy piasek. Pod wpływem naszego ciężaru, jego ziarenka są pomiędzy siebie wciskane, a to powoduje ich drgania i powstawanie dźwięków. Piszczących. Czy śpiewające wydmy występują na innych globach? Nie wiadomo. Powierzchnia Marsa składa się prawie wyłącznie z pustyń. Inny rodzaj piasku, inna grawitacja, wilgotność, ciśnienie i temperatura. Oj, fizycy będą mieli pełne ręce roboty.

okładka - piasekArtykuł pochodzi z książki „Nauka. To lubię. Od ziarnka piasku do gwiazd”. Tomasz Rożek, WAB 2012