Почему некоторые пляжи скрипят?

Некоторые пляжи скрипят из-за обилия однородных, округлых зерен кварца, которые при сжатии сдвигаются и производят вибрацию, она же звук.

Знаете ли вы, что некоторые пляжи действительно могут “скрипеть”?

Да, вы все правильно поняли. Если вы прогуляетесь по японскому пляжу Котобикихама или “Поющему пляжу” в Манчестере, вы сможете услышать, как песок скрипит под вашими ногами, точно так же, как если бы вы протирали стеклянную витрину!

Но что заставляет эти пляжи звучать именно так? И почему не все пляжи одинаково звучат?

Поющие пляжи по всему миру

Скрипящие пляжи встречаются во многих уголках мира, на всех континентах, кроме Антарктиды. Жемчужно-белый пляж в Виктории, Австралия, даже получил прозвище “Скрипучий пляж” из-за издаваемого им высокого писка.

Поющий песок был замечен на пляжах Атлантического побережья и на берегах озер Верхнее и Мичиган в Северной Америке.

Однако это явление встречается не на всех пляжах, поскольку для того, чтобы песок и море заскрипели, они должны соответствовать определенным условиям.

Музыкальный песок против тихого песка

Если сравнить музыкальный песок с обычным, то можно заметить, что в большинстве случаев поющий песок кажется более белым и блестящим по сравнению с молчащим.

Это объясняется тем, что поющий песок почти полностью состоит из белых кварцевых зерен. Кварц – это кристаллический диоксид кремния, который широко используется для производства стекла. Особенностью кварцевого песка является то, что он имеет хорошо округлую, почти сферическую, полированную поверхность.

С другой стороны, песок, присутствующий на обычных пляжах, состоит из разнообразных зерен горных пород, измельченных частиц раковин и органических веществ. Они представляют собой смесь зерен разного размера, формы и химического состава.

Что заставляет пляжи петь?

Согласно исследованиям, чтобы издавать характерный звук, песчинки должны быть однородными по размеру, хорошо отсортированными, округлыми и отполированными. Кроме того, песок должен быть сухим и без примесей.

Некоторым пляжам просто повезло иметь все эти факторы, но наличие кварцевого песка является основным фактором, который делает пляж музыкальным.

Более того, у пляжей с высокими волнами больше шансов быть звучными. Мощные волны хорошо фильтруют и сортируют частицы песка, тем самым откладывая на берегу песчинки равномерного размера. Сильное воздействие волн также приводит к тому, что песчаные частицы со временем истираются, тем самым выравнивая свою поверхность.

Кроме того, в некоторых случаях, когда песок на берегу высыхает под солнцем, соль морской воды может образовывать на нем слой, который улучшает ровность его поверхности.

Как именно песок на поющих пляжах производит звук?

Теперь, когда мы знаем об условиях, необходимых для производства звука, давайте посмотрим, как создается этот скрип.

Скрипящий звук песка возникает из-за трения между однородными по размеру частицами песка.

Когда вы идете по музыкальному песку, частицы песка на поверхности смещаются и трутся об окружающий слой песка.

Поющий песок напоминает крошечные стеклянные бусинки. Благодаря своему одинаковому размеру и ровной форме песчинки скользят друг по другу в унисон, подобно скользящим граням дюны. Энергия трения, возникающая при этом сдвиге, заставляет песчинки вибрировать. Вибрирующие песчинки передают свою энергию воздушным карманам между ними, тем самым заставляя воздух вибрировать. Когда эти вибрации наконец достигают нашего уха, мы слышим их как писк, свист или визг.

Это можно проверить, взяв одинаковые стеклянные бусины и подвергнув их срезающему усилию. В результате сдвига бусины издают визжащий звук. То же самое происходит с песком, только в гораздо меньшем масштабе.

В зависимости от размера зерен, силы сдвига и структуры зерен звук может варьироваться от легкого скрипа до высокого пронзительного звука.

Почему обычные пляжи не скрипят?

Из-за их разного размера и острой, угловатой структуры плавное скольжение частиц не происходит в обычном песке. Когда обычный песок сжимается под нашими ногами, мелкие частицы заполняют промежутки между крупными. Таким образом, вместо того чтобы скользить друг по другу, они просто сжимаются и образуют компактную, тесно упакованную систему. Именно поэтому мы не слышим, как скрипит обычный пляжный песок, когда мы по нему ступаем.

Влажный песок также не производит много звука, поскольку влага препятствует правильному сдвигу песчинок.

Что заставляет поющие пляжи замолчать?

В мире существует множество скрипящих пляжей, но многие из них теряют свою способность петь. Главным виновником этого является загрязнение и искусственное строительство.

Загрязнение береговой линии и морской воды увеличивает количество посторонних веществ в кварцевом песке. Накопление глины и нефти также нарушает процесс сдвига песчинок.

Таким образом, увеличение количества примесей и деформация береговой линии из-за деятельности человека привели к тому, что это редкое явление исчезло из многих мест.

Возрождение поющего песка

Недавно ученые попытались выяснить, можно ли возродить звуковые свойства песка путем его повторной очистки.

По мнению японского физика Х. Такахары, поющие свойства можно возродить следующим образом: сначала тщательно промойте песок водой. Затем промыть соляной, а затем плавиковой кислотой. Прокипятите его в течение нескольких часов, высушите, и вуаля, песок снова готов петь!

Заключение

Наука, лежащая в основе поющего песка и скрипучих пляжей, все еще остается открытой темой. Дальнейшие исследования в области физики гранул позволят глубже понять акустику, стоящую за скрипом, но для этого нам нужно, чтобы поющие пляжи поддерживались и охранялись.

Снижение уровня загрязнения и развитие природных экосистем представляются гораздо лучшими вариантами, чем подвергать бесчисленные тонны песка двухступенчатой кислотной промывке, поэтому давайте все сделаем свой вклад в защиту этого забавного произведения природы для будущих поколений.