Французский физик раскрыл тайну поющих дюн
Фото с сайта www.pmmh.espci.fr/~andreotti/SongOfDunes.html
Люди издавна знают о странных звуках, что слышатся иногда в пустыне или на побережье, где возвышаются груды песка. Известно, что эти звуки производятся дюнами или барханами в тот момент, когда вниз скатывается лавина, состоящая из мелких песчинок, однако конкретный механизм, за счет которого возникают эти звуки, до сих пор оставался тайной. Теперь Бруно Андреотти (Bruno Andreotti) из Университета Париж-VII (l'Université de Paris VII) показал, что эти звуки возникают из-за колебаний в нижележащем песчаном слое, возникающих при столкновениях между зернами песка. Эта работа опубликована в Physical Review Letters в начале декабря.
"Пение дюн - одно из наиболее озадачивающих и потрясающих воображение природных явлений, с которыми я когда-либо сталкивался", - признается Андреотти. Производимые дюнами звуки можно расслышать на расстоянии до 10 километров. Они напоминают одновременно барабанный бой и гул низколетящего реактивного самолета. А кое-кто их сравнивает также с трубным гласом и пением горнов или даже с низкочастотным жужжанием электрических проводов. Эти звуки могут иметь громкость в 105 децибел, а их частота составляет приблизительно 95-105 герц. Пение дюн завораживало знаменитого путешественника Марко Поло, когда он пересекал пустыню Гоби в XIII веке, об этих таинственных звуках можно прочесть в китайской литературе IX столетия.
Французский физик доставил свое оборудование из Парижа в марокканскую часть пустыни Сахара (Северо-Западная Африка, со стороны Атлантического побережья) где насчитывают свыше 10 тысяч барханов (или дюн). Пустыня в Марокко - это одно из приблизительно 30 мест в мире, где встречаются "поющие" дюны. Ветер в пустыне постепенно выдувает песок с подветренной ("задней") части всех этих "полумесяцев", заставляя дюны расти вверх и переползать вперед. Когда песка накапливается достаточно много, вниз сходит лавина, и дюны начинают "петь". Африканские племена при этом полагают, что через песок с ними таким образом разговаривает сам бог.
Андреотти и его помощники параллельно занимались измерением вибрации в песчаном слое и акустических колебаний в воздухе, а затем полученная информация о частоте, амплитуде и фазе этих сигналов сводилась воедино. Все это позволило вывести заключение, что колебания в песке ведут себя подобно медленным упругим звуковым волнам, которые локализуются в приповерхностном слое дюн и имеют амплитуду, составляющую четверть диаметра отдельной песчинки.
Выходит, звуки дюн - это последствия песчаных обвалов, в ходе которых отдельные песчинки стучат друг о друга, порождая упругие волны на поверхности дюн, что приводит в свою очередь к вибрациям во внутренних слоях песка, входящих в резонанс с этими микростолкновениями. В конечном счете слои песка начинают работать подобно мембране в громкоговорителе.
Андреотти теперь планирует изучить этот эффект более подробно как в лабораторных условиях, так и с помощью компьютерного моделирования. Полученные результаты могут оказаться вполне приложимыми также и к описанию поведения любых гранулированных материалов.
Источники:
Physicist solves desert mystery - PhysicsWeb
The Song of Dunes as a Wave-Particle Mode Locking - Physical Review Letters
The song of dunes as a wave-particle mode locking (здесь можно послушать звуки дюн)
Dunes are alive with the sand of music - New Scientist
Обсудить
Статьи по теме
Французский физик раскрыл тайну поющих дюн
Люди издавна знают о странных звуках, что слышатся иногда в пустыне или на побережье, где возвышаются груды песка. Известно, что эти звуки производятся дюнами или барханами в тот момент, когда вниз скатывается лавина, состоящая из мелких песчинок, однако конкретный механизм, за счет которого порождаются эти звуки, до сих пор оставался тайной.
Математики нашли новую идеальную форму
Сталактиты растут за счет просачивания воды сквозь трещины, щели и поры в сводах пещеры. Их формы могут быть весьма прихотливыми, однако, как выясняется, в основе каждого такого образования лежит одна и та же уникальная математическая формула, определяющая его идеальную форму.
Математики научились создавать отпечатки пальцев
Отпечатки пальцев криминалисты уже давно привыкли использовать в интересах следствия, однако, как ни странно, ученым до сих пор был непонятен конкретный механизм формирования прихотливых папиллярных линий. Теперь американские математики смогли воспроизвести эти структуры с помощью компьютерных симуляций.
Мертвецы получили возможность лично обвинять своих убийц в суде
Реконструкции внешнего облика жертв преступлений по найденным скелетам (а также, вероятно, и исторических деятелей, останки которых обнаружены в ходе археологических раскопок) в самое ближайшее время станут не только гораздо оперативнее, но и более жизнеподобными. Новая программа, использующая трехмерную графику, не только ускоряет кропотливый процесс воссоздания лиц по сохранившимся черепам, но также позволяет мертвецам довольно реалистично изображать эмоции - хмуриться или улыбаться.
Найдена связь между умением рассказывать истории и математическими способностями
Строгое математическое мышление и завиральное сочинительство обычно воспринимаются нами как совершенно различные таланты, редко сочетающиеся в одном и том же человеке, присущие, скорее, каким-то личностям-антиподам. Однако новое исследование из области психологии дошкольников свидетельствует о том, что таланты хорошего рассказчика, проявившиеся в раннем детском возрасте, позволяют спрогнозировать появление у ребенка через пару лет и ярких математических способностей.
Электронный Брат или Брут?
Компьютер на вашем столе - это только помощник. Он позволяет посылать электронную почту, осуществлять "серфинг" по Сети и даже оплачивать счета. Но вскоре он может стать другом... очень близким другом. И даже Братом... Специалисты из Sandia Lab объединяют с помощью компьютера мозги отдельных людей в единую систему.
В Sandia Labs разработана "машина познания"
Новый тип "разумной" машины, которая может в самое ближайшее время существенно изменить процесс общения людей с компьютерами, разработан в национальной лаборатории Министерства энергетики США Sandia Labs. Речь идет ни много ни мало как о создании "синтетического человека", то есть пресловутого искусственного интеллекта.
"Отпечатки пальцев" в небе нашли свое объяснение
Группа физиков опубликовала статью, где дается объяснение известного с позапрошлого века феномена, который в буквальном смысле слова находится перед нашими глазами, но до сих пор не поддавался удовлетворительному объяснению. Речь идет о поляризации света в дневном небе и о тех фигурах, что можно наблюдать в поляризационных очках.
Новая теория шаровых молний
Джон Джилман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно предположил, что по крайней мере одно из свойств шаровой молнии - когезию (cohesion), способность удерживать частицы, составляющие оболочку светящегося шара, вместе на протяжении десятков секунд или даже минут - можно объяснить в терминах атомов Ридберга. Однако другие исследователи, занимающиеся изучением этого феномена, отнеслись к такому выводу скептически.
Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию
Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.
Ученые Тайваня открыли новое природное явление
Ученые обнаружили новый тип молний - "гигантские струи" - которые "связывают" вершины облаков с ионизированным слоем атмосферы, называемым ионосферой. Изучение высотных вспышек, или так называемых переходных люминесцентных событий, которые теперь включают "гигантские струи", "синие струи", "эльфы" и "спрайты" (другие названия - "феи", "тролли" или даже "домовые"), все еще находится в зачаточном состоянии.
Удалось обнаружить неуловимые "факелы" земной мантии
Использование детализированных сейсмических данных позволило ученым получить самую ясную картину того, как "работают" земные "внутренности". Эти изображения дали, в частности, долгожданное прямое свидетельство существования так называемых магматических плюмов или "факелов" земной мантии - гигантских колонн из расплавленной магмы, рождающейся глубоко внутри нашей планеты (на уровне нижней мантии) и поднимающейся до уровня литосферы, которые были предсказаны еще в 1970-х гг.
Американский астроном предлагает изучить ядро Земли с помощью взлома
Мы посылаем зонды к Марсу, внешним планетам и даже за пределы Солнечной системы, однако сделали только самые первые робкие шаги к центру нашего собственного мира. Теперь американский ученый-планетолог разработал самый радикальный план борьбы с подобной несправедливостью.
Тайну марсианских "черничин" помогли раскрыть их гигантские земные "кузены"
Марсианские вездеходы-геологи, попавшие наконец в свои "пункты назначения", радуют земных ученых бесценными научными данными и потрясающими новыми фотографиями. Наиболее поразительными из всех недавно найденных Spirit образований считают своего рода округлую гальку, живо напоминающую о вездесущих "черничинах" на посадочной площадке другого вездехода, Opportunity, в другой части Красной планеты.
"Пришелец", найденный на советской военной базе в Йемене, прилетел с Фобоса
Уникальный метеорит, который упал на советскую военную базу в Йемене, возможно, прилетел к нам с одной из марсианских лун. На Земле к настоящему времени уже найдено несколько "пришельцев", чья принадлежность к Красной планете более-менее доказана, однако метеорит, состоящий из вещества марсианского спутника, пока единственный.
У марсиан хватает своих шариков
Тысячи крошечных частиц округлой формы были обнаружены на темном грунте в месте посадки второго американского марсохода Opportunity. Частицы, своим видом напоминающие бусины, были замечены на изображениях, снятых с высоким разрешением панорамной камерой аппарата, а два таких "шарика" удалось рассмотреть с помощью смонтированного на марсоходе микроскопа, способного делать и отправлять на Землю полученные фотоснимки.
Задачка про водопровод по-древнеримски для компьютера
Компьютерное моделирование позволило разгадать секреты древнеримских инженеров-гидравликов. До настоящего времени оставалось невыясненным предназначение многих препятствий, выстроенных на пути водного потока и "лишних" отверстий в акведуках, хотя и высказывались догадки, что все это, возможно, способствовало более "гладкому" течению воды.
Новый способ получения энергии: крошечные трубочки выжимают электричество из воды
Открыт совершенно новый способ получения электричества. Внешне все работает довольно просто: вода проталкивается через тонкие каналы - и за счет этого течет электрический ток. Ларри Костюк из канадского Университета Альберты в Эдмонтоне надеется, что мощность установки удастся со временем увеличить, и тогда текущая по трубочкам вода сможет приводить в действие сравнительно мощные портативные устройства вроде мобильных телефонов и калькуляторов.
Магическое число научит летать и плавать
Одно-единственное "магическое" число описывает движения летающих и плавающих живых организмов, начиная от какой-нибудь моли и кончая дельфинами. Изучение его значения проливает свет на "летные навыки" давно исчезнувших с лица земли созданий и может помочь военным инженерам проектировать крошечных крылатых шпионов, которые могли бы обследовать занятые врагом здания, не привлекая к себе лишнего внимания.
Новости по теме
