В безлюдных пустынях и на уединенных побережьях иногда можно услышать одно из самых загадочных явлений природы — низкий, нарастающий гул, сотрясающий воздух подобно звуку реактивного двигателя или мощному аккорду органа. Этот звук, длящийся от нескольких секунд до четверти часа, на протяжении тысячелетий порождал суеверный страх и легенды, а в последние десятилетия стал предметом пристального научного изучения. Явление, известное как «пение» или «звон» песков, представляет собой сложную физическую головоломку, разгадать которую ученые пытаются до сих пор.
Историческая хроника: первые свидетельства и начало исследований
Первые документальные упоминания о поющих песках относятся к глубокой древности. Древнегреческие историки Геродот и Ксенофонт писали о пугающих звуках, доносившихся из пустынных земель. Знаменитый путешественник Марко Поло столкнулся с этим явлением на своем пути в Китай, а Чарльз Дарвин в книге «Путешествие на «Бигле» записал рассказы чилийцев о таинственно звучащих холмах. В Китае же, в провинции Ганьсу, местные жители более тысячи лет назад практиковали своеобразный ритуал: в «Праздник дракона» они скатывались с особой «поющей» горы, вызывая громкие звуки, похожие на барабанную дробь. Аборигены Перу, слышавшие подобное на побережье, были уверены, что в песках пляшут мертвецы, и обходили эти места стороной.
Планомерное изучение феномена началось лишь в XX веке. Английский геолог Керзон стал одним из первых, кто систематизировал знания, составив список из тридцати трех известных поющих дюн по всему миру. Настоящим же пионером в этой области считается английский исследователь и военный инженер Ральф Алджер Бэгнольд. В своей знаменитой книге 1954 года, посвященной физике пустынь, он впервые попытался подойти к загадке с научной точки зрения, поэтично назвав песню песков «завораживающей песней сирен». Однако качественный скачок в понимании природы явления произошел только с развитием точной акустической и измерительной аппаратуры, позволившей перейти от простых наблюдений к сложным лабораторным и полевым экспериментам.
Акустические свойства и «репертуар» песков
Несмотря на свою редкость — во всех пустынях мира насчитывается лишь около сорока таких «певцов», — явление обладает хорошо узнаваемыми акустическими характеристиками. Звук представляет собой мощный низкочастотный гул или рокот, способный распространяться на расстояние до десяти километров. Основная частота этого гула обычно лежит в узком диапазоне от 95 до 105 герц, что соответствует ноте «Соль» большой октавы и нижнему регистру виолончели. Громкость явления впечатляет: она может достигать 105–110 децибел, что сравнимо с ревом пролетающего самолета или звуком автомобильной сирены. При этом «репертуар» песков разнообразен: крупные пустынные дюны издают низкий гул, а прибрежные пески и пляжи могут производить более высокие звуки, похожие на скрип, свист или даже лай. Российский геолог В.К. Маляревский, изучавший пески Кольского полуострова, описывал целую гамму — от «глухого ворчания» и «взвизгивания» до чистого звона, напоминающего флейту.
Главным условием для возникновения «пения» является движение сухого песка по склону. Это может быть естественное осыпание под действием ветра или искусственное воздействие, например, когда человек съезжает вниз по дюне или топает ногой по песчаному склону. Явление чрезвычайно чувствительно к влажности: после дождя или в сырую погоду песчаные «певцы» замолкают, так как вода разрушает тонкие физические механизмы, порождающие звук. Именно поэтому наиболее звучными дюны бывают в самые засушливые и жаркие периоды.
Современные научные гипотезы
На сегодняшний день единой общепринятой теории, объясняющей феномен поющих песков, не существует. Ученые разработали несколько конкурирующих гипотез, каждая из которых находит подтверждение в экспериментах и полевых наблюдениях.
Одна из ведущих современных теорий — гипотеза синхронизированного трения, которую иногда называют теорией «мембраны». Её активно разрабатывали французские физики под руководством Симона Дегоэ-Бюи и Стефана Дуади. Согласно их исследованиям, ключевую роль играют размер, форма и состояние поверхности песчинок, а также синхронность их движения. В поющих дюнах песчинки почти идеально округлые, близкие по размеру и покрыты тонкой полированной коркой из окислов железа и марганца, известной как «пустынный загар». Когда такой однородный песок приходит в движение, трение между его слоями заставляет миллионы песчинок колебаться с одной и той же частотой. Эти микровибрации синхронизируются, и вся движущаяся масса песка начинает работать как гигантская мембрана громкоговорителя, выталкивая воздух и порождая мощный, чистый звук. Эксперименты подтверждают: если просеять природный песок, отобрав зерна строго одного размера, его «пение» становится особенно громким и однотонным.
Альтернативную модель предлагает резонансная теория, или гипотеза волноводов, которую развивала группа учёных под руководством Натали Вринд из Кембриджского университета. Согласно этой гипотезе, секрет кроется не только в песке на поверхности, но и в том, что лежит под ним. Под многими поющими дюнами на глубине около полутора-двух метров обнаруживаются очень твердые, спрессованные слои песка, сцементированные карбонатом кальция из дождевой или грунтовой воды. Когда верхний слой песка осыпается, рождающиеся звуковые волны отражаются от этих плотных слоев-резонаторов, накладываются друг на друга и многократно усиливаются, а сама форма дюны действует как природный рупор. Эта гипотеза хорошо объясняет сезонность явления: зимой влажный песок теряет акустический контраст с нижними слоями, и эффект волновода исчезает, заставляя дюну молчать.
Еще одна теория, также разработанная французскими физиками, предполагает, что дюна резонирует целиком, как струна или дека музыкального инструмента. Согласно ей, вибрации от трения множества песчинок распространяются в виде упругих волн по всему массиву дюны, отражаются от её внутренних границ и, взаимодействуя, создают устойчивый, гудящий звук. Возможно, истина лежит где-то посередине, и для полного объяснения феномена потребуется синтез нескольких этих идей.
Знаменитые «певцы» планеты
Феномен поющих песков разбросан по разным уголкам земного шара, и некоторые локации стали особенно знаменитыми. В Казахстане, в национальном парке «Алтын-Эмель», находится один из самых громких и известных «Поющих барханов», чей гул в сухую погоду слышен за многие километры. Пустыни Омана и Марокко стали настоящими природными лабораториями для ученых; интересно, что, несмотря на огромное расстояние, песни дюн в этих странах звучат на удивительно схожей частоте — около 105 герц. В России свои «певцы» есть на Куршской косе, где звук более высокий и «пляжный», на Кольском полуострове и даже на берегу Байкала, на полуострове Святой Нос. А на Синайском полуострове возвышается легендарная «Звенящая гора» Джебель-Накут, где, по описаниям путешественников, звучат не только пески, но и сама скала, издавая мелодии, похожие то на звон арфы, то на отдаленный гром.
Таким образом, поющие пески — это не просто природный курьёз, а сложный физический феномен, находящийся на стыке геологии, акустики и механики сыпучих сред. Они служат ярким напоминанием о том, что даже в, казалось бы, простом и изученном материале вроде песка скрыты удивительные тайны. Их песня, когда-то пугавшая древних путников как голос демонов или духов, сегодня звучит для нас величественной симфонией законов физики, исполняемой миллиардами синхронно движущихся песчинок. Это история о том, как миф шаг за шагом уступал место научному познанию, не утрачивая при этом своего природного величия и загадочности.