Текст книги "Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес"

После вспышки молнии мы сначала слышим взрыв, один из самых громких звуков, производимых природой. Максимум последующих раскатов обычно приходится на частоту 100 Гц, а длительность их может составлять десятки секунд. Электрический разряд молнии формирует канал ионизированного воздуха, температура в котором может превышать 30 000 °C. В результате создается огромное давление, в тысячу раз больше атмосферного, и этот перепад порождает ударную волну, сопровождающуюся звуком[322]322
  Нагрев – самое распространенное объяснение причин образования ударной волны; например, см. Blanco F., La Rocca P., Peta C., Riggi F. Modelling Digital Tunder // European Journal of Physics 30. 2009. 139–145. Согласно другой гипотезе, энергия для звуковых волн высвобождается вследствие разрыва химических связей; см. Graneau P. The Cause of Thunder // Journal of Physics D: Applied Physics 22. 1989. 1083–1094.


[Закрыть].

Молния, ударяющая в землю, имеет зигзагообразную форму. Если бы она распространялась по прямой, мы слышали бы треск, но не раскаты. Каждый поворот этого зигзага – приблизительно через 3 метра – порождает звук. Все вместе эти звуки соединяются в характерные громовые раскаты. Длительность раскатов велика, поскольку молния проходит несколько миль, и требуется определенное время, чтобы до нас дошел звук от многочисленных поворотов, распределенных в пространстве[323]323
  Ribner H. S., Roy D. Acoustics of Tunder: A Quasilinear Model for Tortuous Lightning // Journal of the Acoustical Society of America 72. 1982. 1911–1925.


[Закрыть].

Ударные волны также могут быть причиной загадочного грохота, который можно услышать в разных уголках земли. Этот звук носит красочные названия: Seneca guns («пушки Сенеки») вблизи от озера Сенека в горах Катскилл в штате Нью-Йорк, mistpouffers («лягушачья отрыжка») на побережье Бельгии и brontidi («громыхание») в Итальянских Апеннинах[324]324
  Hill D. P. What Is Tat Mysterious Booming Sound? Seismology Research Letters 82. 2011. 619–622.


[Закрыть].

В начале 2012 г. жители небольшого города Клинтонвилл в штате Висконсин подумали, что слышат отдаленные раскаты грома, когда проснулись ночью, почувствовав, как трясется дом. Одна из очевидцев, Джолен, рассказывала в интервью газете Boston Globe: «Муж решил, что это круто, но мне так не казалось. Это была не шутка… Я не знала, что это, но мне хотелось только одного – чтобы это прекратилось»[325]325
  Ramde D., Antlfnger C. Wis. Town Longs for Relief from Mysterious Booms // Associated Press, March 21, 2012.


[Закрыть]. Причиной звуков была серия слабых землетрясений, что подтвердила сейсмическая служба[326]326
  Van Berkel J. Data Point to Earthquakes Causing Mysterious Wis. Booms // USA Today, March 22, 2012.


[Закрыть]. Чарльз Дэвисон в 1938 г. расспрашивал свидетелей подобных слабых землетрясений – они сравнивали звуки с далекой канонадой или взрывами, грохотом падающих камней, морским прибоем, приглушенной барабанной дробью и громким гомоном летящей стаи куропаток[327]327
  Davidson C. Earthquake Sounds // Bulletin of the Seismological Society of America 28. 1938. 147–161.


[Закрыть].

Подобно НЛО, многие громкие звуки могут быть объяснены естественными причинами. В апреле 2012 г. жуткий грохот в Центральной Англии был вызван парой реактивных истребителей «Тайфун». Пилот вертолета случайно нажал тревожную кнопку, подав сигнал, что его машину угнали, в результате чего истребители были вынуждены преодолеть звуковой барьер, чтобы догнать вертолет. Когда самолет летит относительно медленно, звуковые волны распространяются во все стороны со скоростью звука. Похожие волны расходятся по воде от медленно движущегося судна. Но когда самолет ускоряется до скорости звука, приблизительно 1200 километров в час, звуковые волны уже не могут опередить его. Они сливаются и образуют ударную волну, которая тянется за самолетом в форме буквы «V», как след от быстроходного катера. Самолет создает непрерывный звук, но люди на земле слышат ударную волну один раз. Вот что рассказывал один из свидетелей маневра истребителей «Тайфун»: «Звук был очень громким, так что вздрогнула вся комната и зазвенели бокалы на полке… Это было странно, но продолжалось недолго»[328]328
  Bogustawski L. Jets Make Sonic Boom in False Alarm // Guardian (London), April 12, 2012.


[Закрыть]. (Иногда слышится двойной хлопок – от ударных волн, исходящих от носа и от хвоста самолета.)

Как бы то ни было, звуковой удар покажется тихим по сравнению с самым громким природным звуком, который когда-либо слышали люди: взрывом вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. Один из свидетелей, капитан Сэмпсон с английского судна Norham Catle, писал:

Я пишу это в полной темноте. На нас обрушился непрекращающийся дождь из пемзы и пыли. Грохот взрывов так силен, что у половины моей команды лопнули барабанные перепонки. Мои последние мысли обращены к дорогой жене. Думаю, настал Судный день[329]329
  Другие рассказы о Кракатау см. в Winchester S. Krakatoa: The Day the World Exploded: August 27, 1883. N. Y.: Harper-Collins, 2005. Высказывания современников взяты из этой книги.


[Закрыть].

Капитан Сэмпсон находился всего в нескольких десятках миль от индонезийского вулкана. Взрыв был настолько мощным, что его звук слышали на острове Родригес посреди Индийского океана, в 5000 километров от Индонезии. Начальник полиции на Родригесе, Джеймс Уоллис, отмечал: «Несколько раз за ночь… приходили сообщения, что на востоке слышался звук, похожий на далекие выстрелы из тяжелых орудий». Для звука это огромное расстояние – примерно как от Лондона до Мекки в Саудовской Аравии[330]330
  В то время не было инструментов, чтобы точно измерить уровень громкости, но рассказы очевидцев стали основой для распространенного мнения, что громкость взрыва составляла 180 децибел на расстоянии 160 километров от вулкана. Но я не нашел источник, где впервые появилась эта оценка.


[Закрыть].

Я помню информационные сообщения о взрыве горы Сент-Хеленс в штате Вашингтон в 1980 г. Если бы звук взрыва был таким же мощным, как при извержении Кракатау, его можно было бы услышать по всей северной части США и в Ньюфаундленде на восточном побережье Канады.

Звук взрывов от Кракатау был слышен на огромном расстоянии, но другие, неслышные звуки распространяются еще дальше. Вулканические взрывы генерируют мощный ультразвук, то есть звук низкой частоты, недоступный человеческому слуху. (Нижний порог слышимости приблизительно 20 Гц.) Барометры по всему миру зарегистрировали инфразвук от Кракатау, показав, что инфразвуковые волны обогнули земной шар семь раз, пройдя расстояние около 200 000 километров, прежде чем ослабли до такой степени, что приборы перестали их чувствовать.

В наше время ученые следят за инфразвуковым излучением вулканов, чтобы предсказывать и классифицировать вулканические взрывы – в дополнение к измерению колебаний почвы с помощью сейсмометров. Характер ультразвука определяют процессы, происходящие в земных недрах, и это дает уникальную возможность понять, что происходит в вулкане, находясь на безопасном расстоянии.

Вулканы издают и другие, не такие громкие, но хорошо слышимые звуки – хлопки лопающихся пузырей, шлепки выплескивающейся на камни магмы, шипение и рев вырывающихся из-под земли струй газа. Услышать все это, не подвергая себя опасности рядом с действующим вулканом, можно в активной геотермальной зоне.

Исландию часто называют наглядным пособием по геологии, которое позволяет услышать звуки, отражающие те силы, что формируют облик Земли. Остров расположен на Срединно-Атлантическом хребте, между Североамериканской и Евроазиатской тектоническими плитами. Расходящиеся плиты формируют ландшафт острова с помощью землетрясений и вулканической активности; местность здесь усеяна туфовыми конусами, бугристыми лавовыми полями и трещинами. В долине Хверир земля персикового цвета выглядит так, словно страдает от хронической угревой сыпи желтого цвета. В нос бьет неприятный серный запах, и туристы должны смотреть под ноги, чтобы не провалиться по колено в обжигающую жижу.

То тут, то там попадаются доходящие до пояса пирамиды из камней, гравия и земли, которые угрожающе шипят, выпуская пар, – такое впечатление, что они готовы взорваться в любую секунду. Грунтовые воды просачиваются в глубину приблизительно на полмили, нагреваются магмой и с силой вырываются на поверхность в виде перегретого пара с температурой около 200 °C. Пар, с большой скоростью выходящий из отверстий, вызывает колебания воздуха. В результате возникают невидимые завихрения, которые издают шипящий звук. Эти маленькие вихри можно представить как крошечные версии Большого Красного Пятна на Юпитере или торнадо.

В других местах бурлят и булькают воронки с серой грязью. Они кажутся живыми: одни пузырятся, как густой и вязкий гороховый суп, другие бурлят и брызгают, подобно неаппетитной овсяной каше на сильном огне. Почти регулярный ритм некоторых воронок похож на музыку, проигрываемую в ускоренном темпе. Сернистый водород не только имеет неприятный запах, но и способствует образованию жидкой грязи в булькающих воронках, поскольку серная кислота растворяет камни[331]331
  Leffman D. The Rough Guide to Iceland. L.: Rough Guides, 2004. 277.


[Закрыть]. Жижа из воронок подбрасывается в воздух струями перегретого пара и с громким шлепком возвращается обратно. Никто из ученых не исследовал акустику воронок с грязью, но я полагаю, что источником звука в них служат пузыри, как в водопадах.

Пытаясь найти статьи по акустике грязевых воронок, я связался с Тимом Лейтоном из Саутгемптонского университета. Тим похож на взрослого Гарри Поттера – только он специализируется на пузырях, а не на зельях. Он не изучал грязевые воронки, но упоминал о модели гейзера, которую сконструировал в возрасте двенадцати лет, используя сжатую кипящую воду. Каждые три минуты гейзер выстреливал струей воды на высоту 2–3 метров. «К сожалению, – жаловался Тим, – тогда я еще не знал, что нужно написать статью и отправить ее в научный журнал. Но теперь я повторил свой опыт в лаборатории, прямо под моим кабинетом»[332]332
  Тим Лейтон, из личной беседы, 1 марта 2012.


[Закрыть].

Слово гейзер происходит от названия источника Большой Гейсир на западе Исландии. К сожалению, Большой Гейсир не выбрасывал струю уже несколько десятков лет, но рядом с ним находится Строккюр, струя из которого поднимается на высоту 30 метров с периодичностью в несколько минут. Толпа людей у веревочного ограждения взволнованно переговаривается на разных языках – все пытаются предугадать, когда произойдет выброс. Первый признак – это купол воды, поднимающийся из отверстия в земле и дрожащий подобно гигантской круглой медузе; затем из него с шипением вырывается высокий фонтан пара и горячей воды. Когда вода ударяется о землю, она бурлит и шипит, как морской прибой.

Гейзеры встречаются редко, потому что для них требуется необычное сочетание условий: подземные естественные каналы с водонепроницаемыми стенками, вода для наполнения этих каналов и геотермальное тепло. Перегретая вода поступает в каналы снизу, а более холодные грунтовые воды – сверху. Давление холодной воды позволяет нижнему слою нагреваться до высокой температуры не закипая. Когда каналы заполняются, над Строккюром появляется водяной купол. Внутри неизбежно образуются пузырьки пара, которые выталкивают небольшое количество воды из отверстия гейзера. Это приводит к понижению давления на глубине и взрывному превращению перегретой воды в пар. Пар выбрасывает столб воды из отверстия гейзера, формирует высокую струю[333]333
  Скорость выброса воды может превысить скорость звука, что приводит к образованию слабых звуковых ударов, похожих на раскаты грома; см. Bryan T. S. The Geysers of Yellowstone, 4th ed. Boulder: University Press of Colorado, 2008. 5–6.


[Закрыть].

Многие удивительные природные звуки вроде тех, что издает гейзер Строккюр, можно услышать только в необитаемых местах. За несколько лет до путешествия в пустыню Мохаве я наткнулся на музыкальный песок на пляже Уайтхэвен-Бич на австралийском острове Уитсандей, но по сравнению с басом Келсо его голос звучал как сопрано. Горячий, ослепительно-белый песок австралийского пляжа визжал на гораздо более высокой ноте, в частотном диапазоне 600–1000 Гц. На этот звуковой эффект я натолкнулся неожиданно, во время отпуска, и получил удовольствие, бродя по пляжу и пытаясь извлечь самый громкий визг. Нечто подобное Чарльз Дарвин слышал в Бразилии: «Я заметил, что всякий раз, когда моя лошадь ступала по мелкому кремнистому песку, слышался слабый чирикающий звук»[334]334
  Darwin. Voyage of the Beagle.


[Закрыть]. Этот высокий звук встречается чаще, чем низкое гудение дюн, и в Австралии даже есть место под названием Squeak Beach (Визжащий пляж).

Тот факт, что визжащий пляж или гудящая дюна издают отдельные ноты, которые можно воспроизвести голосом, указывает на скоординированное движение песчинок. Если частички песка движутся беспорядочно, то звук будет больше похож на шелест листьев во время листопада. В начале пасторального романа Томаса Гарди «Под деревом зеленым» (Under the Greenwood Tree) описывается разнообразие звуков, возникающих в лесу от ветра:

Тому, кто вырос в лесу, каждое дерево знакомо не только по внешнему виду, но и по голосу. Когда налетает ветер, ель явственно стонет и всхлипывает, раскачиваясь под его порывами; падуб скрежещет, колотя себя ветками по стволу; ясень словно шипит, весь дрожа; бук шелестит, вздымая и опуская свои плоские ветви. Даже зима, хоть она и приглушает голоса тех деревьев, которые сбрасывают листву, не лишает их своеобразия[335]335
  Перевод Р. Бобровой.


[Закрыть][336]336
  Hardy T. Under the Greenwood Tree. Stilwell, KS: Digireads. com, 2007. 7.


[Закрыть].

Ученые, в частности Оливер Фегент из Швеции, изучали разные механизмы формирования этих звуков[337]337
  Fégeant O. Wind-Induced Vegetation Noise. Part I: A Prediction Model // Acustica united with Acta Acustica 85. 1999. 228–240.


[Закрыть]. У деревьев, которые сбрасывают листву, таких как описанный Гарди ясень, листья и ветки ударяются друг о друга, когда дерево раскачивается от ветра, в результате чего листья вибрируют и шелестят. Ясень довольно точно воспроизводит звук накатывающих на берег волн[338]338
  Об этом мне рассказал ландшафтный дизайнер Пол Харви Брукс в интервью для BBC Radio 4, 20 мая 2011.


[Закрыть]. Когда ветер усиливается, звук становится громче, но основная частота – как это ни удивительно – не меняется.

Фегент хотел выяснить, может ли шелест листьев замаскировать свист лопастей ветрогенератора. Большинство ветряных двигателей работают очень тихо, но в отдаленных местах других звуков мало, и они не могут заглушить даже слабое жужжание лопастей. Фегент пришел к выводу, что лучшим из проверенных им лиственных деревьев является осина, звук которой на 8–13 децибел громче, чем у ясеня или дуба. Повышение громкости на 10 децибел удваивает воспринимаемую громкость – то есть шелест осины будет восприниматься в два раза громче, чем шелест других деревьев. Однако у лиственных пород имеется один недостаток: зимой они сбрасывают листья и не могут шелестеть.

Создавать шум круглый год способны вечнозеленые растения. У подножия дюн Келсо я слышал, как ветер свистит в иглах тамариска. Звук становился то тише, то громче, но это не была отдельная нота, которую извлекают из музыкальных инструментов. Скорее это было похоже на звук, который издает ребенок, учащийся свистеть: основной тон различить можно, но он хриплый и непостоянный. Шелест создается движением воздуха между иглами – подобно тому, как гудят телеграфные провода. (Механизм возникновения эолового звукового ряда рассматривается в главе 8.) Каждая иголка создает звук, тон которого зависит от скорости ветра и диаметра иголки. Тысячи этих слабых звуков соединяются, порождая стоны и всхлипы, описанные у Гарди. Эксперименты Фегента с елью и сосной показали, что при умеренном ветре силой 6,3 метра в секунду частота звука составляла 1600 Гц, что соответствует верхней границе диапазона флейты. Удвоение силы ветра приводит к тому, что частота свиста повышается приблизительно на октаву, до 3000 Гц – это уже диапазон малой флейты.

Описание стонущих деревьев у Гарди очень точное, поскольку при естественном ослаблении ветра частота звука падает и он становится похожим на голос скорбящего человека. На мой взгляд, свист тамариска слишком высокий и не похож на стоны – в отличие от казуарины, которая встречается в Австралии. Обвислая крона, состоящая из тонких веточек, издает жутковатый вой, идеальный звук для фильма о доме с привидениями. Натуралист Мел Уорд, который несколько месяцев провел на Большом Барьерном рифе, писал об «убаюкивающей музыке моря и поющих деревьев»[339]339
  Ward C. M. Papers of Mel (Charles Melbourne) Ward // AMS 358, Box 3, Notebook 31. Sydney: Australian Museum, 1939. Две цитаты из Pocock C. A. Romancing the Ref: History, Heritage and the Hyper-real. PhD dissertation, James Cook University, Australia, 2003.


[Закрыть]. К сожалению, сегодня казуарина почти не встречается в туристических местах, а «кондиционеры, музыка и другие бытовые удобства заглушают, частично или полностью, звуки природы». У меня тамариск вызывает воспоминания о школьных каникулах. Теперь я понимаю, что свистящий звук, ассоциирующийся с поездками на море в детстве, создается ветром, теребящим кусты на морских утесах.

В рукотворных сооружениях ветер может порождать неприятные звуки. Построенная в 2006 г. 171-метровая башня Битхэм в английском Манчестере периодически попадает в заголовки местных газет, поскольку воет от ветра. Однажды звук достиг такой громкости, что помешал съемкам «Улицы Коронации» (Coronation Street), самой длинной мыльной оперы в мире. (Съемочная площадка находится всего в 400 метрах от башни)[340]340
  Qureshi Y. Tower Blows the Whistle on Corrie // Manchester Evening News, May 24, 2006.


[Закрыть].

С верхнего этажа небоскреба поднимается башенка из стеклянных панелей, установленных на металлическом каркасе. Эта надстройка делает башню самым высоким жилым зданием в Европе, но именно она является источником свиста. При сильном ветре движение воздуха у кромок стеклянных панелей создает вихри. Эти вихри являются следствием беспорядочного изменения давления – точно такие же вихри, только крупнее, трясут самолет. Поскольку звук представляет собой перепад давления воздуха, то эти вихри генерируют звук (то же самое происходит, когда флейтист дует поверх мундштука инструмента). В 2007 г. было найдено временное решение проблемы – покрыть стеклянные кромки слоем пенопласта, предотвращающего образование вихрей. В конце того же года добавили алюминиевую окантовку, которая предотвращает свист при умеренном ветре, однако во время бури здание по-прежнему гудит[341]341
  Beetham Tower Howls Again after Another Windy Night in Manchester // Manchester Evening News, January 5, 2012. Раньше башня гудела при скорости ветра около 50 километров в час, теперь – только при скорости, превышающей 110 километров в час.


[Закрыть].

Вихри от ветра часто образуются на таких сооружениях, как мосты, ограждения или здания, но звук от них обычно тихий, практически неслышный. Башня Битхэм будила местных жителей, что вызвало поток жалоб в муниципалитет. Для такого громкого звука необходим резонанс. У флейты громкость звучащей ноты усиливает резонанс воздуха внутри инструмента. У башни Битхэм резонанс был обусловлен наличием воздуха в промежутках между множеством параллельных стеклянных панелей[342]342
  Sargent G. I’m Sorry about the Beetham Tower Howl, Says Architect Ian Simpson // Manchester Evening News, January 6, 2012. Другие причины шума от зданий см. в Hamer M. Buildings Tat Whistle in the Wind // New Scientist, no. 2563. August 4, 2006. 34–36.


[Закрыть].

При небольшой скорости ветра звук вихрей, образующихся у кромки стекла, лежит ниже резонансной частоты сооружения и башня молчит. Это обстоятельство указывает на одно из возможных решений проблемы: изменить размер стеклянных панелей и расстояние между ними так, чтобы конструкция не начинала резонировать при сильном ветре. Этот метод позволил устранить свист Сити-спайр-центра в Нью-Йорке. Звук был настолько громким, что управляющим агентам выписали штраф, хотя и на смешную сумму – в 220 долларов[343]343
  Gold A. R. Ear-Piercing Skyscraper Whistles Up a Gag Order // New York Times, April 13, 1991.


[Закрыть]. Частота звука была на октаву выше среднего до, и он напоминал звук противовоздушной сирены времен Второй мировой войны. Его источником служили башенки, из которых состоял купол на верхушке здания. Удалив половину башенок, удалось снизить резонансную частоту в два раза – и проблема была решена.

Мой ночной визит в окрестности башни Битхэм начался неожиданно. Лениво бродя по интернету перед сном, я обратил внимание на твиты людей, жаловавшихся, что их разбудил гул. Одно из сообщений, от инженера-акустика, содержало конкретные цифры, 78 децибел в 100 метрах от основания башни, что эквивалентно звучанию саксофона-тенора на средней громкости, если подойти к нему вплотную[344]344
  Твит Саймона Джексона, акустика из консалтинговой фирмы Arup. Quick sound level measurement at Beetham Tower – 78dBLaeq,1s main feq in 250Hz 3rd/oct band. @stjackson, 3 января, 2012.


[Закрыть]. Выйдя в сад, я услышал слабый гул. Что это: башня, шум от близлежащей дороги или отдаленный звук вертолета? Я натянул на пижаму верхнюю одежду, схватил диктофон, запрыгнул в машину и поехал в город. Не обращая внимания на холодный зимний ветер, я открыл люк и направил микрофон в ночное небо, чтобы записать гул.

Мне сразу же стало ясно, что именно этот звук я слышал у себя в саду – значит, он преодолел не менее 4 километров по городу. В то же время сильный ветер мешал получить качественную запись. Порывы ветра создавали вихри вокруг микрофона; процесс, заставлявший башню петь, портил мою запись. Я прикрыл верхушку микрофона пенопластовым козырьком, чтобы решить проблему, но при таком сильном ветре толку от этого было мало.

Гул усиливался и ослабевал синхронно с порывами ветра. Звук был не слишком приятным – протяжное пение басов музыкального инструмента, отчетливый тональный звук на частоте 240 Гц (примерно нота си ниже среднего до). Нота явно выделялась на фоне шума транспорта, и, наверное, именно поэтому звук так раздражал горожан. Нашему слуху трудно не обращать внимания на звуки, которые попадают в речевой диапазон, поскольку они могут нести полезную информацию. Даже гласные в нашей речи часто произносятся напевно, на одной ноте. Знание этого факта позволило звукорежиссерам «Улицы Коронации» найти выход из трудного положения. Добавив к звуковой дорожке тихий шум с широким частотным диапазоном – для этого прекрасно подходит отдаленный гул оживленной улицы, – они замаскировали гудение звуками, которые не привлекают внимания слушателя.

Однако, подобно тому как бурчание песка служит только отправной точкой звука, свист ветра среди стеклянных кромок на башне Битхэм – это лишь начальный импульс. Звуки, издаваемые и песком, и ветром, требуют усиления. Механизм усиления звука в дюнах до сих пор неясен. Согласно одной из теорий, все дело в слое сухого сыпучего песка толщиной около 1,5 метра поверх более плотного материала внизу.

Натали Вренд объяснила мне, что гипотеза двух слоев принадлежит руководителю ее докторской диссертации, Мелани Хант из Калифорнийского технологического института. Чтобы проверить теорию Хант, Натали провела полевые измерения на разных дюнах на юго-западе США. Для выявления глубинных структур она обратилась к геофизике, применив георадар и сейсмическое оборудование. Она также использовала бур диаметром 1 сантиметр, чтобы взять образцы песка. Бур легко преодолевал первые 1,5 метра песка, но потом земля становилась твердой как бетон: «Мы поручили работать с буром самому большому и мускулистому парню; он изо всех сил бил по нему молотком, но не мог проникнуть глубже»[345]345
  Натали Вренд, из личной беседы, 17 февраля 2012.


[Закрыть]. Образец верхней части этого очень твердого слоя показал, что песчинки спаяны вместе углекислым кальцием, что создает непроницаемый для звука барьер.

Верхний слой сыпучего песка играет роль волновода для звука – точно так же оптические волокна проводят свет. Осыпающийся песок генерирует разные частоты. Волновод выделяет и усиливает одну определенную ноту. Аналогичным образом, среди стеклянных панелей башни Битхэм ветер генерирует звуки разной частоты. Резонанс воздуха между стеклянными панелями избирательно усиливает отдельные ноты, создавая хорошо слышимый гул.

Тем не менее другие специалисты сомневаются в необходимости двухслойной дюны. Симон Дагуа-Бои вместе с коллегами воссоздал протяжный звук дюны в лаборатории, скатывая небольшое количество песка по наклонной плоскости, изготовленной из толстой тяжелой доски из прессованных опилок, обтянутой тканью. Согласно их теории, песок синхронизируется при осыпании – песчинки сталкиваются друг с другом с одинаковой частотой, превращая вершину дюны в динамик и издавая отчетливо различимую ноту. Однако причина, заставляющая песчинки синхронизироваться, неизвестна. Если эта теория верна, то волновод, обнаруженный Натали Вренд, просто окрашивает звук, а не является его причиной. А возможно, волновод способствует синхронизации песчинок.

В просеивании песчинок музыкальных дюн важную роль играет ветер. Песок горчичного цвета в Келсо резко выделяется на фоне окружающего ландшафта, чахлого кустарника и далеких гранитных гор. Преобладающий западный ветер поднимает песок из русла реки Мохаве в устье каньона Эфтон и несет его в Келсо. Дюны высотой до 180 метров образуются благодаря завихрениям. Песок состоит в основном из зерен кварца, а также более мелких частиц, похожих на пыль. Не меняющий направления ветер просеивает песок таким образом, что все песчинки на подветренной стороне дюны имеют приблизительно одинаковый диаметр, а пыли там почти нет.

Звук, похожий на отрыжку, возникает из-за того, что песчинки имеют округлую форму и одинаковый размер. Вероятно, важную роль в генерации звука играет внешний налет на песчинках. Французский физик Стефан Дуади обнаружил, что его лабораторные образцы песка могут терять голос. Но, если песок промыть водой, а затем высушить при высокой температуре в присутствии соли, голос восстанавливается. Этот процесс приводит к появлению покрытия из оксида железа и кремния на поверхности песчинок, что влияет на трение между ними.

На второй день мы с Дайаной Хоуп вышли из лагеря в Келсо на рассвете, чтобы взобраться на дюну, пока еще не жарко и не поднялся ветер. Это был день летнего солнцестояния, и, когда мы убирали палатки, небо прорезал V-образный луч солнца, пробившийся сквозь вершины близлежащих гор.

Когда я читал статью Натали Вренд о Думонт-Дюнс в Калифорнии, то обратил внимание, что склоны, на которых проводились измерения, были гораздо длиннее, чем те, по которым я скользил днем раньше. В статье также отмечалось, что для пения требуется более крутой склон – около 30 градусов. Поднимаясь на дюну, мы с Дайаной высматривали самый длинный склон со светлым песком, свободный от растительности. В первый день нашей экспедиции мы поняли, что песок с серым оттенком не издает звуков; по нему было легче идти, и он казался не таким сыпучим. Почти у всех поющих дюн звук издает подветренная сторона, поэтому мы направились к гребню, который находился не на вершине дюны, а имел длинный крутой склон, почти перпендикулярный к преобладающему ветру, – совсем не такой, какой мы исследовали вчера.

С замиранием сердца я попробовал съехать вниз. И сразу же почувствовал разницу. Песок завибрировал под моими ягодицами. И запел, хотя звук быстро угас. Мы нашли зону наилучшей генерации звука; оставалось только усовершенствовать свою технику скольжения. Когда вы съезжаете вниз, песок собирается вокруг. Задача состоит в том, чтобы не зарыться слишком глубоко и не остановиться, но в то же время нужно поддерживать в движении достаточно большую массу песка, чтобы он генерировал звук.

Многие специалисты объясняют музыкальность звука дюн тем, что он имеет определенную частоту (88 Гц, согласно одному из наших измерений, – эквивалент низкой ноты виолончели), окрашенную несколькими гармониками. Это напомнило мне гул пропеллера самолета на рулежной дорожке. Лорд Керзон писал: «Сначала слышится слабый шепот, вой или стон, похожий на звуки Эоловой арфы… Затем вибрация усиливается, и звук нарастает, уже напоминая орган или глубокий удар колокола… Наконец мы слышим отдаленные раскаты грома, и почва сильно вибрирует у нас под ногами»[346]346
  Curzon of Kedleston, Marquess. Tales of Travel. N. Y.: George H. Doran, 1923. 261–339.


[Закрыть]. В этом описании отсутствуют другие ощущения, сопровождавшие мой спуск. Гул давил на барабанные перепонки, осыпающийся песок передавал вибрации ягодицам, и все мое тело дрожало от волнения – ведь я заставил дюну петь.