Dies ist, warum einige Sanddünen Sing

Bestimmte Sanddünen machen ihre eigenen Wüste Musik, singen, boomenden oder sogar "Aufstoßen", ein natürlich vorkommendes Musikinstrument. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass diese verschiedene Klänge entstehen jeweils durch verschiedene Arten von Wellen, die durch die Dünen bewegen.

Im 13. Jahrhundert Explorer Marco Polo behauptete in seinen Schriften, dass die Sanddünen in der Wüste Gobi die Luft mit "Sounds of alle Arten von Musikinstrumenten und auch der Trommeln." und das Aufeinanderprallen von Waffen gefüllt Er war nicht nur phantasievoll sein; Berichte über Sanddünen Quietschen oder boomt, stammen aus China des 9. Jahrhunderts. Es gibt sogar einen berühmten "singenden Berg" (Mount Ming-Sha-Shan), dass Ausleger wie Donner, wenn Menschen sich den Sand schieben. Auch Charles Darwin bemerkte das Phänomen auf seinen Reisen durch Chile.

Jetzt war Research Fellow an der Universität Cambridge, Nathalie Vriend ein Student am Caltech, wenn sie zuerst lesen Sie über boomenden Sanddünen in der Wissenschaft Zeitschrift mehr, und sie, es würde eine ausgezeichnete Dissertationsprojekt dachte, angesichts ihrer Herkunft im Maschinenbau und aufkeimende Interesse in der Geophysik. Sie angeworben Hilfe von zwei Professoren, Melany Hunt und Rob Clayton und zusammen zogen sie sich in der kalifornischen Mojave National Preserve und Death Valley National Park, das Phänomen aus erster Hand zu studieren. Sie hoffte, dass ihre Arbeit bestimmte Unterschiede in vergangenen Messungen des singenden Sand Phänomens erklären würde.

Das ist richtig: das ist nicht das erste Mal unerschrockenen Wissenschaftler wagte haben sich in die Wüste zu rutschen Sanddünen und Aufzeichnen der resultierende Sound-Effekte – ob es singen, Dröhnen oder Aufstoßen. Fast 10 Jahren ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Stephane Douady studierte die Bildung von sichelförmigen Dünen in Marokko, und versehentlich auf den Weg einer Lawine während einer Düne raufkraxeln. Dies führte zu einen 100-Dezibel-singender Klang. Sie entdeckten, dass Abrutschen der Dünen den gleichen Ton wiedergegeben, die sie ordnungsgemäß aufgezeichnet; Sie schaffte es sogar, es neu in Donut-förmigen Sandkasten wieder im Labor.

Sand ist eine Form der granularen Medien, was bedeutet, dass sie als Volumenkörper handeln kann, noch wie eine Flüssigkeit fließen, wenn es Lawinen. Douady vorgeschlagen, dass das Gesicht der Düne fungierte als eine Art Lautsprecher, verstärken die Oberflächenwellen-Schwingungen durch herabstürzende Sand erstellt. Einzelne Körner kollidierte etwa 100 Mal pro Sekunde, Erstellen einer Feedback-Schleife von Kollisionen auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt. (Rund 450 Hz ist der am häufigsten verwendete Frequenz, obwohl die Dünen von Vriend Et al.untersucht. "sang" zwischen 70 und 105 Hz.) Das Ergebnis war singenden Sand. Aber kein Sand zu tun. Die Körner müssen Runde und genau die richtige Größe (zwischen 0,1 und 0,5 mm im Durchmesser), und müssen auch Kieselsäure enthalten. Auch kann es zu feucht sein.

Thats, warum Vriend Et Al. über 25 Tage in den trockensten Monaten ihre Feldexperimente durchgeführt: von Mai bis September. Das Quecksilber traf einen sengenden 118 Grad F auf einer jener Tage, weshalb das Team in der Regel ihre Messungen zwischen 03:00 und 04:00. Sie verwendet Geophone, um Wellen, Reisen durch die Dünen, ähnlich wie Mikrofone erkannt werden Schallwellen in der Luft zu erkennen.

Basierend auf diesen Messungen, schlossen sie, dass die verschiedenen Klänge der Dünen mit verschiedenen Arten von Wellen, die Reise durch die Sanddüne verbunden sind. Es ist die so genannte "P-Wellen", die sind verantwortlich für den boomenden Sound; Vriend erklärte, dass sie in Volumen Reisen und scheinen somit verteilt sich auf die gesamte Düne. Im Gegensatz dazu scheinen "Rayleigh-Wellen" zu erzeugen die Aufstoßen Sounds und nur in der Nähe der Oberfläche der Düne zu verbreiten. Sie sind zwei unterschiedliche, aber verwandt, physikalische Effekte.

Das Team entdeckte auch eine weitere überraschende Wirkung. Sie fanden, dass sie durch eine Metallplatte mit dem Hammer, produzieren die verräterischen boomenden Frequenz auf der Düne Eigenresonanz auslösen könnte.

Anfang dieses Jahres Vriend nahm eine neue Charge von Studenten nach Katar, Düne Migration und Lawine Dynamik zu studieren, und sie waren begeistert, den boomenden Effekt aus erster Hand zu hören. "Es fühlt sich an wie dein ganze Körper beginnt zu vibrieren," sagte Vriend Gizmodo. "Wenn Sie weg von der Düne stehen, ist es wirklich schwer zu begreifen, dass eine kleine und dünne Lawine ein lautes Geräusch erzeugt, das über dem Wüstenboden boomt."

Referenzen:

Dagois-Bohy, S., Courrech du Pont, S. und Douady, S. (2012) "singen-Sand Lawinen ohne Dünen," Geophysical Research Letters 39: L20310.

Douady, S. Et Al. (2006) "das Lied von den Dünen als selbst synchronisierte Instrument," Physical Review Letters 97:018002.

Jagen Sie, m.l. und Vriend, N.M. (2010) "boomt Sanddünen," Annal Review of Earth and Planetary Sciences 38.

Vriend, N.M., Et Al. (2007) "Lösung des Geheimnisses der boomenden Sanddünen" Geophysical Research Letters 34: L16306.

Vriend, N.M., Jagd, m.l. und Clayton, R.W (2015) "lineare und nichtlineare Welle Ausbreitung in boomenden Sanddünen," Physik der Flüssigkeiten, veröffentlicht online-27. Oktober 2015.

Bilder mit freundlicher Genehmigung von Vriend Et Al. /Physik der Flüssigkeiten.