Sam Marco Polo zaintrygował się tym niezwykłym zjawiskiem. Tak napisał o tym osobliwym fenomenie zaobserwowanym na pustyni Gobi:

[śpiewające wydmy] wypełniają powietrze dźwiękami wszelkiego rodzaju instrumentów muzycznych, także bębnów i szczęku broni”.

Są to w istocie odgłosy o niskiej częstotliwości, które mogą być niespodziewanie donośne i w niektórych przypadkach rozchodzą się w promieniu kilku kilometrów. Zjawisko to znane jest od wieków, jednakże dopiero współcześni podjęli się dokładnego wyjaśnienia sprawy przy wykorzystaniu nauki.

Jedno małe ziarenko piasku smagane przez porywisty wiatr nie jest jeszcze w stanie wprowadzić wiele zamieszania. Jednakże tarcie niezliczonej ilości tych małych drobinek o powierzchnię wydmy i o siebie nawzajem jest w stanie spowodować powstawanie fal dźwiękowych. Mało tego, luźno przemieszczający się piasek dociera także wgłąb wydmy; do nieruchomej i mocno zbitej warstwy zbudowanej z ziaren spojonych węglanem wapnia, który dostaje się do gleby z deszczu lub ze słonych źródeł podziemnych. Wtedy luźny piasek osuwający się powyżej dogania przód lawiny jednocześnie synchronizując drgania, co skutkuje wzmocnieniem fali akustycznej.

Zjawisko to potęgowane jest dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Piasek zaczyna drgać, a powstałe fale akustyczne interferują. W efekcie całe połacie wydmy wibrują, gdy słychać charakterystyczny śpiew. Dodatkowo drgania także przenoszone są również wzdłuż warstw spojonego węglanem wapnia piasku, co może prowadzić do rozchodzenia się dudnienia na kilometry od źródła powstania zjawiska. I wtedy dopiero się robi głośno…

Ważny jest też poziom wilgotności. U większości śpiewających wydm ten poziom utrzymuje się przy około 0.1%. Im suchszy piasek tym bardziej efektywnie dźwięk się roznosi. Jakież było moje zdziwienie, kiedy po nocy dość intensywnych opadów wydma po prostu się obraziła i już nie chciała śpiewać, nawet pod wpływem pieszczoty ludzkiej stopy. Czy ktoś zmierzył taki śpiew? Tak, wykazano, że wydmy emitują dźwięk w zakresie 60-105Hz o głośności sięgającej do 105dB. Nie przez przypadek taka melodia może się kojarzyć z dźwiękiem ryczącego bombowca.

Powstał nawet specjalny model matematyczny opisujący niestabilność wydmy z dodatnim sprzężeniem zwrotnym uwzględniającym elastyczne fale w opisie. Model tłumaczy, w jaki sposób dochodzi do zwiększenia amplitudy fal w miarę schodzenia lawiny. Ciekawe, czy badacze znajdą też naukowe wyjaśnienie fenomenu śpiewającego Piaska 😉

[1] M.L. Hunt, N.M. Vriend, “Booming Sand Dunes” (2010), Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38, 281-301.
[2] L. Bonneau, B. Andreotti, E. Clément, “Surface elastic waves in granular media under gravity and their relation to booming avalanches” (2007), Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 75(1 Pt 2):016602.
[3] B. Andreotti, Y. Forterre, O. Pouliquen, “Granular Media: Between Fluid and Solid” (2013), Cambridge University Press.