沙子“唱歌”是怎么回事?

畅聊看生活 2025-01-19 21:32:43

在广袤的沙漠或宁静的海滩,有时你会听到一种奇妙的声音,仿佛是沙子在“唱歌”。古时候的沙漠旅人就知道沙漠中的流沙会发出各种怪异的声音。这神秘的现象,长久以来吸引着无数人的好奇,也让科学家们为之探索。那么,沙子究竟为什么会“唱歌”呢?

鸣沙现象

早在 13 世纪,著名探险家马可·波罗在穿越广袤的戈壁沙漠时,就曾听到沙子发出的奇异声响。在当时科学认知有限的情况下,人们无法理解这一现象,只能将其赋予超自然的色彩,流传着诸如鬼魂说话之类的传说。这些传说虽然充满奇幻色彩,但也反映出人类对自然奥秘的好奇与敬畏。

随着时间推移,科学的曙光逐渐照亮对这一现象的研究。20 世纪早期,英国探险家巴格诺德对沙漠中的鸣沙现象进行了诗意的描述,却未能给出科学的解释。此后,科学家们开始提出各种初步推测。

一种观点认为,沙粒与沙粒之间存在着微小的空隙,这些空隙中充满了空气。当沙丘崩塌时,沙子流动,空气在这些空隙间进进出出,从而引起空气振动。想象一下,这些空隙就如同一个个无形的“音箱”,当空气振动的频率与这些“音箱”产生共鸣时,奇妙的声音便会响起。

还有人指出,不同方向的风长期吹拂沙粒,使得沙粒大小变得均匀,且表面形成了类似蜂窝的孔洞。鸣沙现象或许就是由这些具有独特表面结构的沙粒相互摩擦、共振所造成的。然而,这些推测仅仅是探索的开始,距离揭开沙子“唱歌”的真正奥秘,还有很长的路要走。

随着科学家们的多因素深入研究,发现沙粒特性的影响。科学家们发现,沙粒的特性对鸣沙现象起着关键作用。直径在 0.3 - 0.5 毫米的洁净石英沙更容易发出声音。石英沙硬度较高,表面相对光滑,这使得它们在相互摩擦时,能够产生较大的摩擦力与静电,进而更容易发出声响。不仅如此,沙粒的形状同样会影响声音的产生。若沙粒过于尖锐或不规则,便可能干扰沙粒之间的摩擦与振动,不利于声音的形成。

海南海岸鸣沙

科学家发现环境条件对沙子“唱歌”也有着不可或缺的影响。干燥的气候是沙丘“唱歌”的必要条件。在潮湿的天气或雨天,沙粒表面会吸附水分。这些水分就像润滑剂,增加了沙粒之间的摩擦力,使沙粒难以自由滑动和摩擦,导致沙丘无法发出声音。而风速和风向同样关键,只有当风速达到一定程度,才能推动沙粒产生足够的运动与摩擦,从而奏响这独特的“沙之歌”。

科学家还发现沙丘的结构也是影响鸣沙现象的重要因素。一般而言,高度较高、坡度较陡的沙丘更容易发出声音。这是因为在这样的沙丘上,沙粒下滑时能获得更大的速度与能量,进而产生更强烈的摩擦和振动。此外,沙丘的形状也会对声音的传播和共鸣产生影响,一些特殊形状的沙丘,或许能产生更加独特的声音效果。

鸣沙山

为了更深入地了解沙子“唱歌”的奥秘,科学家们将研究视角深入到微观层面。法国国家科研中心的斯特凡那·杜阿迪及其同事,从摩洛哥正在“唱歌”的沙丘中运来沙子进行研究。在显微镜下,他们发现每一粒沙的外层都包裹着一层由硅、铁和锰组成的光滑外壳,而“哑巴”沙粒上这层壳已被磨掉。他们推测,当沙丘滑落时,上层沙粒在下层沙粒上滑动,落入缝隙后继续滑行、下落。在此过程中,沙粒以不同频率相互撞击,在流动层形成固定的声波。这些声波相互叠加,使得整个层面都振动起来,如同一个扩音器,发出我们听到的声音。

中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠研究站屈建军研究员团队,在海南岛沿岸发现海岸鸣沙后,对新发现的海岸鸣沙和已发现的内陆沙漠鸣沙进行了对比研究。结果显示,海岸鸣沙矿物组成中石英含量明显高于沙漠鸣沙,而长石含量明显低于沙漠鸣沙;海岸鸣沙粒径粗于沙漠鸣沙,中沙和粗沙组分含量明显增多。同时,海岸鸣沙表面具有典型的水下机械刻蚀作用形成的“V”形撞击坑和化学溶蚀作用形成的深邃溶蚀坑,这种发育良好的表面多孔状物理结构,正是控制鸣沙发声机理的重要因素。

万宁神州半岛

沙子“唱歌”的现象被称为鸣沙现象,主要发生在某些特殊条件下,当沙粒在移动或滑动时会发出类似音乐或嗡鸣的声音。鸣沙现象通常发生在特定的地形环境下,如沙丘或沙漠斜坡。当大量沙子从沙丘的顶部滑落时,沙粒之间的摩擦会产生声音,这些声音有时类似于低沉的嗡嗡声、风声,甚至是远处的雷鸣声 。

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