Песок - материал недолговечный. Эту песчаную
скульптуру, созданную прошлым летом, теперь можно увидеть только на снимке.
Схема опыта по измерению сил давления,
действующих в кучке стеклянных шариков.
Стеклянный шарик в кювете залит смесью
воды с глицерином. Коэффициенты преломления жидкости и стекла одинаковы,
среда оптически однородна. Через два скрещенных поляроида с однородной
средой между ними свет не проходит. Если шарик подвергнуть сжатию, в нем
появятся области уплотнения, неоднородности, которые поворачивают плоскость
поляризации на угол, пропорциональный нагрузке. В стекле станут видны полосы,
по размерам и яркости которых можно рассчитать величину нагрузки.
Музей песка в японском городе Нима. В шести
стеклянных пирамидах собраны образцы песка со всего мира, а в самой большой
из них высотой 21 метр и основанием 17 на 17 метров находятся самые большие
в мире песочные часы, точнее - годовой песочный календарь.
Модель песчаной кучи, построенная по принципу
игры "Тетрис". Падающие песчинки различной формы укладываются в рыхлую
кучу со множеством пустот. Образуется сложная "арочная" структура, распределяющая
вес песка так, что наибольшее давление возникает не под серединой кучи,
а ближе к ее краю. Если песок насыпан в емкость, большая часть давления
придется на ее стенки.
Трудно поверить, что это причудливое сооружение
- замок со множеством башен, мостом, водопадами, деревьями и даже скульптурами
в нишах - построено из песка. Еще более удивительно, что для превращения
сыпучего порошка в строительный материал достаточно очень небольшого количества
воды.
ЧАСТОТА (ГЕРЦЫ)
АМПЛИТУДА
СЕКУНДЫ
Акустический спектр гудящих песков очень
узок: они издают звук почти одной частоты, который длится, замирая и усиливаясь,
несколько секунд.
Так выглядит "поющий" песок под электронным
микроскопом. Отдельные песчинки имеют размер от 0,3 до 0,6 мм (масштаб
слева внизу - 100 микрон). Поверхность песчинок очень гладкая: высота ее
неровностей не превышает нескольких микрон.
Звуки "свистящих" песков имеют несколько
кратных частот (обертонов) и длятся порядка четверти секунды.
Так возникает "гудящая" дюна. Ветер долго
перекатывает песчинки по пустыне, окатывает их и собирает песок в длинные
гряды. Дождь вымывает из песка загрязнения и примеси, а солнце высушивает
его. Чистый сухой песок образует склон с углом откоса порядка 34о.
Песок по склону осыпается слоями, которые скользят с разной скоростью.
Отдельные песчинки при движении вращаются, периодически проваливаются в
лежащий ниже слой и возвращаются обратно. Поверхность слоя как бы вибрирует,
порождая звук.