会发声的沙子——鸣沙
鸣沙,也叫“响沙”、“消沙”或“音乐沙”,是指沙子会发出声音,属于一种普遍存在的自然现象。世界上发现的鸣沙已有100多种,比如英国的诺森伯兰海岸、波兰的科尔堡、沙特阿拉伯、美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯两岸等地,都曾发现过这种鸣沙。
鸣沙多被发现在海滩或沙漠;发声时或者天气晴好、或者大风呼啸,人在沙子边滑动时也有可能发声。发声的沙粒一般是石英沙,比较洁净、半径为0。15~0。25毫米、干燥时更容易发声。
世界上的很多地方都有鸣沙,鸣沙发出的声音也有所不同。比如在苏格兰爱格岛上,沙子发出的声音非常响亮和尖锐;中国的鸣沙山上,沙子能够发出打雷一样的巨响;在美国夏威夷群岛,鸣沙有“犬吠沙”之称,因为声音很像狗叫。
*中国三处鸣沙胜地
中国有三个地方有鸣沙,第一处是“鸣沙山”,距离甘肃省敦煌县城南6000米。鸣沙山东西长40千米,南北宽20千米,高几十米,北临月牙泉,是一座陡峭的山。在《太平御览》和《大正藏》这两部古籍中,鸣沙山被称为“神沙山”、“沙角山”。
在鸣沙山顶俯瞰,会看见一个连一个的沙丘。当有人从山顶借着沙子滑下来,就能够听到沙子发出的声响。在史书上,“沙岭晴鸣”是鸣沙山的一个独特景观,说的是,在天气晴好之时,山上会像演奏音乐一样传出优美的声音。
当地流传着一个传说。在古代,一个率军作战的将军曾在鸣沙山这里驻营。晚上,狂风忽然袭来,掀起了漫天飞舞的黄沙,大作了很长时间。之后,沙子埋葬了将军和所有的士兵,没有一人幸免于难。从此以后,这里的沙子总会发出类似作战时的鼓角的声音,“鸣沙山”也因此得名。
第二处鸣沙山位于宁夏回族自治区中卫县的沙坡头黄河岸边。竺可桢在《沙漠里的奇怪现象》中是这样描述它的:“沙高约100米,沙坡面南坐北,中呈凹形,有很多泉水涌出,这块沙地向来是人们崇拜的对象。据说,每逢农历端阳节,男男女女便会听到这块沙地发出的轰隆的巨响,像打雷一样。”
库布尔漠罕台川两岸的响沙湾则是第三处鸣沙地。这里的鸣沙又称“银肯响沙”,沙山高60米,宽100米,距离内蒙古自治区达拉特旗南25千米。如果有人走进响沙湾,立即会听到沙子发出的不同声音,有的低沉,有的婉转,非常奇妙。
*沙为何鸣?
沙子怎么能够发出不同声响呢?早些时期,人们没有科学的帮助来做出解释,将这种现象神化。到了科学快速发展的今天,人们又能否解释得清这其中的原因呢?科学家们一直在努力,集中观点提了出来。
有人认为,沙粒在运动过程中,彼此间的空隙中的空气摩擦会形成“音箱”。沙丘的崩塌引起空隙中空气的震动。一旦空气的震动频率于“音箱”相一致,沙子就会发声。还有人认为沙粒在风的持续作用中,变得干净并且大小基本一致,同时沙粒本身也被吹出了细小的孔洞。沙在粒之间摩擦共振作用下,这种多孔的表面特别有利于声音的产生。
在对前苏联卡尔岗上的鸣沙进行了考察后,前苏联的一位科学家提出自己的看法。他认为,沙丘内部存在一个沙土层,非常潮湿并且密集,并且随着雨水的多少,深度上会发生改变。比如降雨量大的夏季,潮湿层会很深,潮湿层上面会有比较干燥的沙土层,下面还会有沙土层,于是一个天然的共鸣箱得以形成。一旦出现沙丘崩塌,沙粒顺着斜坡下滑。潮湿层会接收到沙土层干燥沙粒的震动,引发共鸣,这样震动产生的声音就会被扩大并发出。
另外一个前苏联学者对我国宁夏的鸣沙山和内蒙的响沙湾进行了考察。他发现,这两个地方有相似之处——这两处的沙子都非常细,石英沙的成分最多。石英沙中的石英晶体带有的特殊性质,在这种晶体的作用下,石英沙粒对压力非常敏感。如果受到挤压,石英沙粒本身就会带电,并发生振动。电压与振动呈正相关关系。声响就在这种相互作用下产生。
然而,即使石英沙占了大部分,响沙的现象却不是很常见。而且,如果更换了地域,鸣沙就不再发声。当地的地理环境应该对沙鸣的形成有多影响。
我国学者在1979年对此提出了新见解。他们认为,那个隐形的“共鸣箱”其实在地面上的空气中。鸣沙要发声是需要条件的,比如要有高大陡峭的沙丘;要有月牙状且背风向阳的沙面;要有大的干河槽,或者泉和潭。另外,影响响沙的声音变化的因素有很多,比如沙风速或者空气温度、湿度的变化,沙子本身频率和策动力的变化等等。有人对此持反对意见,因为国外有些响沙地并没有月牙状的高陡山丘,而且有时发声时会在雨后不久。日本京都府北侧的丹后半岛上的两处鸣沙地就有很大差异。不仅发声时的季节不同,发出的声音也不同,声音还会因处在不同的季节而不同。所以日本的学者则更看重沙子的洁净程度。认为,如果沙子不再发声了,是因为海水将它弄脏了。
由此可见,关于鸣沙的秘密至今还没有一个令人满意的答案,希望科学家通过不断探索,能在不久的将来给我们一个满意的结果。
点击谜团——石棺涌清泉之谜
阿里休尔特什村是位于法国比利牛斯山西麓的小村,村中有一个奇特的石棺。石棺上写有一行文字:此棺造于1500年前,质地是整块的大理石。公元960年,人们在棺盖和棺体间凿了一个孔,放上一根钢弯管,以用来存放将波斯公爵桑特兄弟阿卜顿和圣南的尸首。
数年后,人们突然发现石棺内流出一股清泉,而且从不停歇,每天流出的水可达400千克。就是在气候比较干旱时仍然没有停止过。这个石棺长193厘米,封闭得很好,随着时间的推移,棺盖与棺体已经成为一个整体。人们也不知道两具尸体是否还在里面。经过检测,人们发现泉水非常甘甜可口,是很好的饮用水。
1942年10月,闯入阿里休尔特什村的希特勒纳粹士兵们将石棺污染的很严重,他们甚至在上面随便大小。于是,清泉枯竭了。几年后,村民们清洗了石棺的棺体,又见到了流出的泉水,而且到现在仍然没有停过。
1961年7月,法国两名研究人员提出,渗透石棺的雨水与地下水加之空气中的湿气汇成了流淌出的清泉。在这种看法下,他们将石棺高高架起,用塑料薄膜将石棺包了个密实,并且亲自在石棺旁守卫。事实证明,他们的假设是错误的,泉水仍然不断地涌出,40天后2人放弃。
为了揭示石棺的秘密,英国《泰晤日报》曾在1970年拿出了10万美金的奖励。结果来自19个国家的科学家们都投入到研究当中,只是他们仍然失败了。迄今为止,石棺的清泉还在不住地流淌,石棺清泉仍是不解之谜。