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鸣沙(自然现象)

鸣沙也就是会发声的沙子。鸣沙现象是普遍存在的,在美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯西岸;丹麦的波恩贺尔姆岛;波兰的科尔堡以及巴西、智利和亚洲与中东的一些沙滩、沙漠都会发出奇音妙声。在中国也有三大鸣沙地,第一处已是古导《太平御览》、《大正藏》所载的今天甘肃敦煌县南月牙泉畔的鸣沙山,又叫雷音门,第二处是竺可桢在《沙漠里的奇怪现象》一文中描述过的宁夏中卫县沙坡头黄河岸边的鸣沙山,第三处是内蒙古达拉特旗(包头市附近)南25公里,库布齐沙漠罕台川(黄河支流)两岸的响沙湾,又叫银肯响沙。

鸣沙,就是会发出声响沙子。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。

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”。

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。

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 。

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。”

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。

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。

不过过去时石英沙的分布是很广的,响沙却没有那么普遍,而且一般鸣沙换个地方就变"哑巴",所以更多的人还是认为鸣沙的形成与当地的特殊的地理环境有关。1979年,我国的马玉明撰文《响沙》,提出新见解:响沙的"共鸣箱"不在地下,而在地面上的空气里。他认为响沙的发生需具备三个条件:一是沙丘高大且陡;二是背风向阳,背风坡沙面呈月牙形;三是沙丘底下有水渗出(形成泉潭)或有大的干河槽。而且提出,由于空气温度、湿度和风的速度经常在变化,不断影响着沙粒响声的频率和"共鸣箱"的结构,再加上策动力和沙子固有频率的变化,响沙的响声也经常变化。有时下雨天去看响沙,发现响沙不响,正是由于温度和湿度的改变,破坏了响沙“共鸣箱”结构的缘故。像宁夏中卫沙坡头的响沙,就是由于周围造林绿化等原因,破坏了共鸣的条件,响沙已经有十几年不响了。

然而,国外一些海滨的响沙沙滩是相当平坦的,不存在高而陡的月牙型沙丘,而且它们往往只会在雨后不久,表面层刚刚干燥的时候发出响声,这又如何解释呢?日本东京都府北面丹后半岛的海水浴场上有两处响沙:一处叫琴引滨;一处名击鼓滨。这两条沙滩不仅音色截然不同,甚至还有季节性变化。由此日本学者得出结论:海滨响沙最重要的条件是要有洁净的海水不断地冲刷,夏在游泳的人太多,把海水弄得太脏,沙子便不愿响了,这与沙漠的响沙的“脾性”似乎完全两样。

中国的几处鸣沙山还有二奇,在古志中已有记载:一是山麓都是清泉,尽管周围沙丘重重,但千百年来泉水从未被黄沙所填没;二是不管有多少人爬到沙山顶上,滑落多少沙子,到第二天风又会将沙子吹上山坡,使沙山形状“辄复如旧”。它们同响沙的秘密一样,虽然已有了各种假说,但对于人类却是没有彻底解开的谜。

鸣沙山

木垒鸣沙山位于新疆维吾尔自治区昌吉州木垒县哈依纳尔北5公里处,当地哈萨克人称其为“阿依艾库木”,意为“有声音的沙漠”。其山雄踞沙海,平地而起,共有5座赭红色的沙丘,其中最大的一座约500米,垂直高度过100米左右,呈现西南至东北走向。平时常有雷鸣号角之声从内发生,时断时续,时高时低,忽而声响如万马奔腾、忽而柔细若琴若笛。假如你抓一把细沙奋力扬出,立刻就会激起无数蛙鸣。当你数人并排下滑,但闻遍山雷声滚滚,大有叱咤风雷之势。故此得名。

更有趣的是,那流动的细沙不是向下流,而是由下向上流淌,就像湖水因风绉面,荡起一圈圈柔和优美的涟漪。一清代诗人曾:“雷送余音声袅袅,风生细 响语喁喁”。可见鸣沙山的迷人之处。鸣沙山下不远处,有一泉,形同满月,周围黄沙浩浩,虎视狼逼,千百年来却不为其所灭,实在叫人惊叹不已。但见泉水由沙底而出,清澈透明,饮之清凉甘洌,泌人肺腑。使鸣沙山更添几处神奇。

天地奇响,自然妙音──鸣沙山,位于甘肃敦煌市南郊七公里的鸣沙山北麓,面积约200平方公里。鸣沙山、沙峰起伏,山“如虬龙蜿蜒”,金光灿灿,宛如一座金山。鸣沙山曾被称为“沙角山”。处于腾格里沙漠边缘,与宁夏中卫县的沙坡头、内蒙古达拉特旗的响沙湾和新疆巴里坤哈萨克自治县境内的巴里坤镇同为我国四大鸣沙山之一。是“郭煌八景”之一,景名“沙岭晴鸣”。

所谓鸣沙,并非自鸣,而是因人沿沙面滑落而产生鸣响,是自然现象中的一种奇观,有人将誉为“天地间的奇响,自然中美妙的乐章。”当你从山巅顺陡立的沙坡下滑,流沙如同一幅一幅锦缎张挂沙坡,若金色群龙飞腾,鸣声随之而起,初如丝竹管弦,继若钟磬和鸣,进而金鼓齐,轰鸣不绝于耳。自古以来,由于不明鸣沙的原因,产生过不少动人的传说。相传,这里原本水草丰茂,有位汉代将军率军西征,一夜遭敌军偷袭,正当两厮杀难解难分之际,大风骤起,刮起漫天黄沙,把两军人马全都埋入沙中,从此就有了鸣沙山。至今犹在沙鸣则是两将士的厮杀之声。

据《沙州图经》载:鸣沙山“流动无定,俄然深谷为陵,高岩为谷,峰危似削,孤烟如画,夕疑无地。”这段文字描述鸣沙山形状多变,其原因是流沙造成的。游人攀上沙丘,由山顶往下滑,沙砾随人体而落下,也会发出一阵阵轰响,近闻如兽吼雷鸣,远听如神声仙乐。自古人们将这一景观传为一奇。山体高达数十米,东西绵亘40多公里,南北纵横20公里,海拔1650米,宛如两条沙臂张伸围护着鸣沙山麓的月牙泉。

1994年1月10日,甘肃省鸣沙山─月牙泉风景名胜区经国务院批准列入第三批国家级风景名胜区名单。

中国三大鸣沙山:

(1) 甘肃敦煌“鸣沙山”

(2) 内蒙古达拉特奇“响沙湾”

(3) 宁夏中卫“沙坡头”

是国家级重点风景名胜区。鸣沙山,位于敦煌城南约5公里处,东起莫高窟崖顶,西接党河水库,整个山体由细米粒状黄沙积聚而成,狂风起时,沙山会发出巨大的响声,轻风吹拂时,又似管弦丝竹,因而得名为鸣沙山。鸣沙山有两个奇特之处:人若从山顶下滑,脚下的沙子会呜呜作响;白天人们爬沙山留下的脚印,第二天竟会痕迹全无。

月牙泉被鸣沙山环抱,长约150米,宽约50米,因水面酷似一弯新月而得名。月牙泉的源头是党河,依靠河水的不断充盈,在四面黄沙的包围中,泉水竟也清澈明丽,且千年不涸,令人称奇。可惜的是,党河和月牙泉之间已经断流,只能用人工方法来保持泉水的现状。月牙泉边现已建起了亭台楼榭,再加上起伏的沙山,清澈的泉水,灿烂的夕阳,景致相当不错,一定不要错过哦!

从市区有中巴直达(但也许不是最方便),也可打车到鸣沙山(约需15元左右),体力好的人不妨自己租自行车前往。

从敦煌市区到鸣沙山的途中,有一条街边有很多小摊的“骆驼一条街”,主要出售一些旅游纪念品,其中最引人注目的是用绒布制成的工艺品骆驼,形态各异,可爱逼真,充满童趣,且价格相当便宜。

特别关照:鸣沙山的日落景观非常漂亮,不可不看,所以游览时间最好选在夏季黄昏;在景区乘骆驼时,要先讲好价钱,以免麻烦;沙山上风沙很大,最好作一点防范措施。

内蒙古达拉特奇“响沙湾”

响沙湾在蒙语中被称为“布热芒哈”,意思是“带喇叭的沙丘”。它坐落在内蒙古达拉特旗境内库布其沙漠东端,北距草原钢城50公里,高大的沙丘呈月牙形状约有80多米高,横亘数公里,金黄色的沙坡掩映在蓝天白云下,有一种茫茫沙海入云天的壮丽景象,好似一条金黄色的卧龙。

银肯响沙(即响沙湾)居中国各响沙之首,被称为“响沙之王”。它位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗南部,库布其沙漠的东端,北距草原钢城包头市50公里,银肯是蒙语,汉语意思是“永久”,银肯响沙陡立于罕台河谷西岸,有清泉从坡底涌出。响沙湾沙高110米,宽400米,依着滚滚沙丘,面临大川,背风向阳坡,地形呈月牙形分布,坡度为45度角倾斜,形成一个巨大的沙丘回音壁。沙子干燥时,游客攀着软梯,或乘坐缆车登上“银肯”沙丘顶,往下滑溜,沙丘会发出轰隆声,轻则如青蛙“呱呱”的叫声,重则像汽车、飞机轰鸣,又如惊雷贯耳,更像一曲激昂澎湃的交响乐。

响沙湾的沙漠面积约有1.6万平方公里,沙坡斜度约50°,其上没有任何的植被覆盖,从沙丘的顶部向下滑会响起“嗡嗡”之声。响沙湾的沙鸣奇迹至今仍是一个谜团,千百年来,人们解释不了响沙的成因,却赋予它许多美丽的传说。传说很早以前;这里是一座规模宏大的喇嘛庙,正当千余喇嘛聚众颂经,击鼓吹号时,突然狂风大作,顷刻间,将寺庙掩埋在沙漠之中,这声音,便是喇嘛们冤魂未散,至今仍在击鼓、吹号的声音传说固然美丽,但不能揭开响沙之谜。有学者提出了“地形说”、“共鸣箱原理”、“静电学说”来揭示它的成因,还有人认为,响沙湾沙丘之中的含金量较大,因此发出响声;也有人认为沙漠表面的沙子细且干燥是沙鸣的原因。然而,没有哪种解释将响沙湾的谜团彻底解开。

响沙湾又开发了骑骆驼游沙漠、沙漠滑翔伞、滑沙车、地方民族歌舞等旅游使得响沙湾更具魅力。这里沙丘连绵分布,景色壮观,嫩黄色的沙漠,一望无垠,景区内有东西500米长的沙湾,呈弯月状,沙丘高度110米,坡度为40度,从沙丘顶部滑下,沙子会发出轰鸣声,形成著名的“响沙”奇观,是罕见的自然景观。除此以外,在这里骑骆驼、玩滑翔伞等项目都将让你兴奋难忘。

在这里滑沙,真是件最惬意不过的事了,坐在沙丘上,双腿前伸,用力下滑时,耳畔会响起“嗡嗡”的轰鸣声,随着下滑速度的加快,声音也越来越响,令人惊异不已。骑骆驼沙海探奇则是另一种体验,在摇曳不定的驼背上,明丽的蓝天、白云、黄沙都悠远无边,让人有一种神游物外的不真实感。

宁夏沙坡头

沙坡头:位于宁夏回族自治区中卫市.以沙漠生态治理与旅游圣地闻名于世。《中国国家地理》推出“中国最美的地方”宁夏沙坡头入选。

宁夏沙坡头自然保护区位于宁夏回族自治区中卫市,1984年建立,面积1.3万余公顷,主要保护对 象为腾格里沙漠景观、自然沙尘植被及其野生动物。

地处腾格里沙漠东南缘,是草原与荒漠、亚洲中部与华北黄土高原植物区系 交汇地带,植物有422种,野生动物有150余种,充分展示出一个以亚洲中部北温 带向荒漠过渡的生物世界。该保护区是中国第一个具有沙漠生态特点,并取得良 好治沙成果的自然保护区,是干旱沙漠生物资源“储存库”,具有重要的科学研 究价值。

宁夏回族自治区中卫市的沙坡头游览区是一处景观独特的游览区。过去,沙坡头是以治沙成果而闻名。包兰铁路在中卫境内六次穿越 沙漠,其中以沙坡头坡度最大,风沙最猛烈。为了保证铁路畅通,避免 路轨被沙埋住,从50年代起,在铁路两侧营造防风固沙工程。这项工程 取得了成功,铁路两侧巨网般的草方格里长满了沙生植物,金色沙海翻 起了绿色的波浪 ,包兰铁路沙漠段几十年来安然无恙。这一治沙成果引 起了全世界治沙界的普遍关注,不少外国治沙专家慕名前来考察。

到了80年代,旅游部门发现沙坡头有着独特的景观,便将它建成一 个颇具特色的游览区。沙坡头游览区的特色之一是滑沙。游人从高约百米的沙坡头的坡顶 往下滑,由于特殊的地理环境和地质结构,滑沙时座下会发出一种奇特 的响声,人钟巨鼓,沉闷浑厚,称之为“金沙鸣钟”。

特色之二是沙山北面是浩瀚无垠的腾格里沙漠。而沙山南面则是一片郁郁葱葱的沙漠绿洲。游人既可以在这里观赏大沙漠的景色,眺望包兰铁路如一条绿龙伸向远方;又可以骑骆驼在沙漠上走走,照张相片,领略一下沙漠行旅的味道。

在滔滔黄河之中,渡向彼岸。 这种羊皮筏俗称“排子”,是将山羊割去头蹄,然后将囫囵脱下的羊皮, 扎口,用时以嘴吹气,使之鼓起,十几个“浑脱”制成的“排子”,一 个人就能扛起,非常轻便。游人坐在“排子”上,筏工用桨划筏前进, 非常有趣。许多人在评价中国旅游区形象的说到,“看的多,玩的少;让人沉思的,让人心情愉快的少”,在宁夏这片被中国旅游界称之为“中国旅游最后的处女地”的土地上,当神秘的面纱被掀起时,一次“看的过瘾,玩的尽兴”现代时尚的沙漠旅游拉开了序幕。因为这里好看,2005年10月被最具权威的《中国地理杂志社》组织国家十几位院士和近百位专家组成的评审团评为“中国最美的五大沙漠”之一;因为这里好玩,在2004年10月被中国电视艺术家协会旅游电视委员会、全国电视旅游节目协作会、中央电视台评为“中国十大最好玩的地方”之一。

沙坡头旅游区位于宁夏中卫市城区以西20公里腾格里沙漠东南边缘处。这里集大漠、黄河、高山、绿洲为一处,即具西北风光之雄奇,又兼江南景色之秀美。自然景观独特,人文景观丰厚,被旅游界专家誉为世界垄断性旅游资源。沙坡头旅游区是国家首批AAAA级旅游景区,是第一个国家级沙漠生态自然保护区,是中国三大鸣沙一一沙坡鸣钟所在地,丰硕的治沙成果于1994年被联合国授予“全球环保500佳单位”的光荣称号,同年被国务院授予“科技进步特别奖”被世人称为“沙都”。2004年被国家体育总局授予“全民健身二十个著名景观”。2007年5月8日,中卫市沙坡头旅游景区经国家旅游局正式批准为国家5A级旅游景区。

这里有中国最大的天然滑沙场,有总长800米、横跨黄河的“天下黄河第一索”--沙坡头黄河滑索,有黄河文化的代表一一古老水车,有中国第一条沙漠铁路,有黄河上最古老的运输工具羊皮筏子;有沙漠中难得一见的海市蜃楼可以骑骆驼穿越腾格里沙漠,可以乘坐越野车沙海冲浪,咫尺之间可以领略大漠孤烟、长河落日的奇观。黄河南岸是一块三面环沙,一面靠山的“U”半岛,这里地形优越,景观奇特,民俗淳朴,资源丰富,可以在演绎中心观看具有异域风情的、民族特色的歌舞表演,可以住宿黄河塞上人家干农家活、吃农家饭、睡农家炕、享农家乐;滨河浴场可以体验母亲河的沐浴,秦代长城和陶窑在这里留下了千古不朽的遗址。

宝日陶勒盖的鸣沙山,高达200多米,峰峦陡峭,沙脊如刃,高低错落,沙子下滑的轰鸣声响彻数公里,有“世界鸣沙王国”之美称。

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