基本信息

鸣沙，就是会发出声响的沙子。鸣沙是世界上普遍存在的一种自然现象。美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯河两岸，英国的诺森伯兰海岸；丹麦的波恩贺尔姆岛，波兰的科尔堡，还有蒙古戈壁滩，智利阿塔卡玛沙漠，沙特阿拉伯的一些沙滩和沙漠，都会发出奇特的声响。据说，世界上已经发现了100多种类似的沙滩和沙漠。

声音

鸣沙这种自然现象在世界上不仅分布广，而且沙子发出来声音也是多种多样的。比如说，在美国夏威夷群岛的高阿夷岛上的沙子，会发出一阵阵好像狗叫一样的声音，所以人们称它是“犬吠沙”。苏格兰爱格岛上的沙子，却能发出一种尖锐响亮的声音，就好像食指在拉紧的丝弦上弹了一下。从中国的鸣沙山上滚下来，那沙子就会像竺可桢描述的那样“发出轰隆的巨响，像打雷一样”。

发声原理

鸣沙

据美国媒体报道，“鸣沙”现象是一种普遍存在的自然现象，在全球已经发现了数十处沙滩或沙漠存在“鸣沙”现象。对于这一现象的形成原因，科学家们多年来一直未能找到一个明确的答案。法国巴黎市立高等工业物理化学学院科学家经研究发现，“鸣沙”的形成原理事实上是一种全新的发声方式，这种声音是由上层运动的沙粒与下层固定的沙层之间摩擦而产生的一种弹性波所引起的。　在全球范围内，有三十多个地方存在沙丘“鸣沙”现象。这一奇怪现象多年来一直令科学家们感到迷惑不解，也激起了大批探险家和游客的猎奇欲望。“鸣沙”形成的场合很多。当沙丘出现沙崩时，就有可能会发出一种响亮而单调的声音，这种声音有的可能会持续数分钟，一英里(约合1.6公里)外的地方都可以听得到。有时候这种声音甚至会被误以为是低空飞行的飞机所发出的噪音。事实上，沙子发出的声音是多种多样的，有的像音乐，有的像雷声，还有的则完全是噪音。

鸣沙

虽然科学家们对“鸣沙”现象的形成原因进行了多年的研究，并给出了一些推测性的解释，但真正的确切原理一直是一个未解之谜。此前，有些研究人员发现风力并不是“鸣沙”现象形成的主要原因，因为不管是在实验室里还是在沙漠之上，当人们用手移动沙堆时，都可能会发出同样的声响。此外，还有一些科学家们认识到，“鸣沙”现象也不完全是由整个沙丘的共鸣所产生的，而沙粒本身的运动也会发出声响。然而，多年来不同的研究团队给出了不同的解释，有的甚至是相互矛盾的。比如，关于沙粒的振动问题，有的科学家认为这是一种有规律间断性运动，有的则认为这是一种与沙粒碰撞同步形成的表面波动。

法国巴黎市立高等工业物理化学学院(法语缩写为：ESPCI)科学家布鲁诺-安德列奥蒂和莱纳德-波恩尼奥对“鸣沙”现象有了新的发现。经过对沙丘形成阶段的发声机制进行长期研究，布鲁诺和莱纳德提出了一种全新的理论。他们认为，这种声音是由上层运动的沙粒与沙丘下层固定的沙层之间摩擦而产生的一种弹性波所引起的。

布鲁诺和莱纳德在非洲摩洛哥境内撒哈拉沙漠中对他们的理论进行了验证，他们共进行了50次的沙崩实验。在实验中，科学家们发现这种弹性波可以通过下层静态的沙地进行全方位传播。当由沙丘背后传出的弹性波从两侧绕过沙丘传播到前面后，就会产生相长干涉现象。两波重叠后，合成波的振幅于是就得到增加，振幅明显大于成分波。摩擦界面上的弹性波经过反射从而由剪切运动中吸取能量到相干声波之中，而这种相干声波就是“鸣沙”的声音来源 。

鸣沙

布鲁诺解释说，“对于鸣沙现象，我们首次建立了一个模型。它可以将沙崩与静态沙丘区分开来形成剪切带，并通过这种剪切带预测震波。此前，人们在解释鸣沙现象时，都忽略了这一重要因素。只有真正解释了鸣沙现象的形成原理，才可以考虑如何利用鸣沙现象。”此前很多人只知道自然界存在“鸣沙”现象，但几乎没有人意识到这项研究的重要性。布鲁诺认为，“对鸣沙现象的研究可以发现复杂机制中不同部分之间的协作原理，并可将其应用于其他各种领域。比如，在鸣沙现象中存在流体与振动之间的联系，这种联系在许多应用领域都有存在。”

由于在“鸣沙”研究领域还有其他许多科学家，他们对“鸣沙”现象产生原理都持有不同观点，布鲁诺的研究成果肯定将会引起巨大的争议。布鲁诺表示，“这一课题本来就是一个颇具争议性的课题。”

探究

沙为什么会“鸣”呢？这个问题使人困惑，也激起了人们对它进行研究和探索的兴趣，对鸣沙原因也有各种各样的解释。 一些学者认为，沙粒涂上了一层薄薄的钙镁化合物，在大量的沙相互磨擦时，产生了类似提琴用搓上松香的琴弓沿着琴弦出乐曲一样的声音。

还有研究者认为，鸣沙的基本原理在于空气在沙粒之间的运动，当沙料在滑动的时候，它们之间的孔隙一会儿扩大，一会缩小。空气一会儿钻进这些孔隙，一会儿又被挤出这些孔隙，因此便产生振动而发声。也有这种解释：沙带了电引起发声。由于相撞，沙丘的沙不断地充上不同的电荷，接着开始一个接一个地排斥，这就像放电情况一样引起了声音。前苏联学者雷日科顺利地制成了人造的发声沙。他取普通的河沙弄干，清洗沙中尘土，再从中清除别的杂质，然后在一般的起电盘的帮助下充电，接着沙开始响起来--再用一只手挤压它时，沙就发出拉提琴的响声。

鸣沙

马里科夫斯基在踏勘了前苏联卡尔岗上的鸣沙后，提出了自己的解释：每个鸣沙沙丘的内部，都有一个密集而潮湿的沙土层，它的深度是随雨水的多少而改变的。夏季，潮湿层较深，它被上面干燥的沙土层全部覆盖起来，潮湿层的底下又是干燥的沙土层，这就可能构成一个天然的共鸣箱。当雪崩似的沙粒沿着斜坡倾泻下来时，干燥沙粒的振动波传到潮湿层时，就会引发共鸣--像乐器的共鸣箱一样，使沙粒的音量扩大到无数倍而发出巨大声响。前苏联另一位学者在考察了中国的中卫沙坡头和达拉特旗的响沙湾后发现，两地沙子的质地均属细沙类，而且石英质地的沙粒占其中的52--62%，于是他认为，由于石英晶体具有特殊的压电性质，使鸣沙中的这些石英砂粒对压力非常敏感。一旦受到挤压就会带电，在电的作用下它又会往复伸缩振动。振动得越厉害，产生的电压越高；电压越高，振动越厉害。于是“歌声”就越来越响。