Las dunas cantoras

Algunas dunas de Eureka, en California, son “cantoras”. Fuente, Wikipedia.

La última explicación sobre este fenómeno natural y llamativo- las canciones de las dunas se convirtió en algo así como un campo de batalla para su explicación después de que dos grupos, previamente colaboradores, propusieran dos teorías opuestas. Ahora, un equipo de California del Institute of Technology (Caltech), en Pasadena, conducido por Melany Hunt, dice que  los anteriores grupos no están en lo cierto según su teoría.

El sonido del cantar de las dunas puede ser muy ruidoso, audible hasta diez kilómetros de distancia. “Es realmente magnífico,” dice el físico Stéphane Douady de la Ecole Normale Supérieure en París, que propuso una de las teorías para su explicación. Marco Polo las describió en sus viajes a través del desierto de Gobi en el siglo XIII, atribuyendo el sonido a los espíritus malvados del desierto. Hay una colina cubierta de arena al noroeste de China llamada el Mingsha Shan, que significa la montaña cantora de arena.

El efecto se relaciona claramente con las avalanchas de arena, y se puede accionar por la gente que se desliza cuesta abajo en algunas dunas. Una de las primeras tentativas en dar una explicación científica vino de Ralph Bagnold, un ingeniero de ejército que se enamoró de los desiertos africanos del norte del continente, durante la Segunda Guerra Mundial. Él sugirió que el ruido era causado por los granos de la arena que chocaban, y que la frecuencia del sonido era determinada por el tiempo medio entre las colisiones. Esto implicaba que la frecuencia dependía del tamaño de los granos individuales, aumentando mientras que los granos fueran más pequeños.

Douady y sus estudiantes, Bruno Andreotti y el Pascal Versen, se centraron en estas colisiones durante un viaje de investigación en Marruecos en 2001. Douady decidió que los granos móviles generaban una sola frecuencia de sonido, sus movimientos debían llegar a estar sincronizados. Esta sincronización, argumentaba, viene de las propias ondas que quedan atrapadas e instaladas en la capa de arena donde se resbala. El ruido es llamativo porque la superficie de la duna actúa como una membrana gigante de un altavoz.

Pero Andreotti dio una explicación levemente diferente. La sincronización de los movimientos de los granos, dijo, viene de las ondas en la arena debajo de la capa de deslizamiento, que actúan con los granos móviles, “trabando” sus movimientos.

Puede ser que parezca como una distinción pequeña, pero Douady y Andreotti no podrían resolver sus diferencias, y llegaron a publicar sus trabajos en artículos separados donde ofrecían sus propias explicaciones, ver Referencia. Andreotti ahora trabaja en un laboratorio distinto en París.

Pero ambas explicaciones tienen problemas serios, según Hunt. Por una parte, las medidas hechas por su equipo en las dunas que crecen en Nevada y California parecen demostrar que la frecuencia que crece no depende del tamaño de grano en todas ellas. Y lo qué es más, las teorías anteriores implican que todas las dunas deberían “cantar” cuando ocurre una avalancha de arena. Pero de hecho, no todas las dunas cantan – de ahí que Mingsha Shan consiguiera su nombre, por ejemplo.

Andreotti propuso que las dunas “silenciosas” no están lo bastante secas, o tienen los granos de una forma no apropiadas para generar sonidos audibles. Pero Hunt y sus colegas piensan que la respuesta es más profunda que esta. Dicen que las dunas tienen que estar cubiertas por distintas capas de arena para crear el sonido tan llamativo. Sus medidas de vibraciones en la arena - hecha con un arsenal de “geófonos”, como los que analizan las ondas sísmicas en estudios de terremotos -, mostraba que la velocidad de estas ondas sísmicas aumenta en pasos abruptos mientras que la arena se hace más profunda. A 1.5 metros debajo de la superficie de una duna, por ejemplo, la velocidad de las ondas sísmicas aumentó a partir de los 180 metros por segundo a 310 metros por segundo.

Los investigadores de Caltech piensan que esta estructura de capas permite a la superficie actuar como  una espacie de guía de ondas para la energía acústica, algo parecido como actúa una fibra óptica que canaliza la luz eficientemente. Aunque están de acuerdo que el estampido es transmitido al aire por un efecto de altavoz que ejerce la superficie de la duna, ellos piensan que la frecuencia es fijada por la anchura de la capa de  la arena que actúa como guía de onda. Las dunas que no tienen esta estructura acodada o en capas, tal como dunas más pequeñas, no “cantan” en absoluto.

Este hecho es poco probable que sea última palabra en la materia sobre las dunas cantoras. Por una parte, las características extrañas de la arena en las ' dunas cantoras’ no son las justas encontradas en estructuras grandes. Meter Haff dice que, aunque estas teorías pueden ofrecer parte de la respuesta, "debe haber algo más que se nos escapa en una escala pequeña".

Douady está de acuerdo. "El problema para la teoría de Caltech es que nosotros podemos reconstruir estos sonidos en el laboratorio". Él piensa que la arena en capas puede desempeñar un papel en la modificación del sonido, pero que es "apenas una decoración" al mecanismo básico del zumbido sonoro.

Referencias

1. Vriend, N. M. et al. Geophys. Res. Lett. 34, L16306 (2007). | Article |
2. Andreotti, B. Phys. Rev. Lett. 93, 238001 (2004). | Article | PubMed | ChemPort |
3. Douady, S. et al. Phys. Rev. Lett. 97, 018002 (2006). | Article | PubMed | ChemPort |

Texto tomado de Nature, septiembre de 2007:

http://www.nature.com/nature/journal/v449/n7158/full/449010a.html

Las dunas de arena cantoras

Texto traducido de Wikipedia 

Las dunas de arenas que cantan, un ejemplo de un fenómeno de arenas musicales, producen sonidos como estampidos, rugidos, bramidos, etc. Este es un fenómeno sonoro natural  que llega a alcanzar una intensidad de hasta 115 decibelios, puede durar varios minutos y que se ha constatado que se da en hasta 35 lugares en desiertos e arena alrededor del mundo.

El sonido emana de ciertas dunas llamadas “barchans”. La emisión del sonido aparece cuando se dan avalanchas de arena en la duna o cuando alguien camina cerca de su cresta.

Los científicos anunciaron en 2006 que habían descubierto como las arenas del desierto podían catar: colisiones entre los granos de arenas que causan los movimientos y que legan a estar sincronizados. La capa externa de arena de a duna resuena como un altavoz. La otra particularidad depende del tamaño de los granos de arena. Los científicos sugieren que los más bellos sonidos provienen de las dunas en Omán.

Parece ser que las condiciones ideales para estos cantos del desierto se dan bajo unas determinadas condiciones que se deben dar conjuntamente:

Los graos de arena deben tener entre los  0.1 y 0.5 mm de diámetro

• La arena debe contener sílice
• La arena debe tener cierta humedad
• La frecuencia comúnmente emitida es del orden de los 450 Hz.

Ejemplos de dunas cantoras se encuentran en California: las dunas de Kelso y Eureka, las playas de arena de “azúcar” y las dunas de Warren en el suroeste de Michigan, Sand Mountain en Nevada, las dunas zumbadoras en el desierto de Namibia, África, y la playa cantante en Manchester-by-the-Sea, Massachusetts. En otras partes del mundo como Omán, y los desiertos de China se han oídos los sonidos de estas dunas cantoras.