Píseň písku

Více než století je vědcům známo, že písek může za určitých okolností samovolně vydávat dva typy zvuků - hluboké dunění či spíše hukot a sopránový pískot. Mechanizmus tohoto jevu však zůstával až dosud utajen. Vědělo se jen o podmínkách, které musí písek splňovat, aby mohl "zpívat". Vždy je zapotřebí určitého minimálního množství písečných zrn k tomu, aby se písek rozezněl. Bylo zřejmé, že musí být také značně vyschlý a jednotlivá zrnka musí mít přibližně stejnou velikost. Takové typy písků se kupodivu vyskytují na Zemi často. Většina písečných pouští je tvořena právě pískem, jehož zrnka jsou rovnoměrná a stejně velká a nevyskytují se v něm žádné příměsi prachu nebo naopak velkých kamínků. (Právě z těchto důvodů se např. saharský písek nedá použít jako surovina pro výrobu malty - taková malta prostě nedrží pohromadě a drobí se, protože v ní chybějí zejména prachové částice.)

Mechanizmus "písečné hudby" odhalili nedávno tři kanadští fyzikové. Pomocí infračervené spektroskopie zkoumali povrch pískových zrn pocházejících z Kauai na Havaji. Zjistili, že klíčovou úlohu při tvorbě zvukových vln hraje vrstvička silikagelu na povrchu každého zrnka (silikagel je gel kyseliny křemičité, má řadu zajímavých vlastností a je mnoha způsoby komerčně využíván - pokud např. objevíte v nově koupených botách nebo v tubě s šumivým celaskonem malý sáček s jakýmisi kuličkami, je to právě silikagel, který tu pilně vychytává vzdušnou vlhkost a nepřímo tak brání vlhnutí, či dokonce plesnivění). Vzápětí proto vyzkoušeli, zda lze rozezvučet přímo samotný, komerčně vyráběný silikagel. Umístili asi 200 gramů silikagelových zrnek o velikosti 200 - 500 mm do skleněné nádoby a začali s nimi třepat. Skutečně se ozval zvuk obdobný hukotu písečných dun ve větru. Přesná měření pak ukázala, že silikagel vyzařuje v infračerveném pásmu 3400 cm^-1 a emitované zvukové vlny dosahují frekvence 450 Hz.

kanadští fyzikové došli k závěru, že za "písně písku" je odpovědná právě povrchová vrstva písečných zrn. Další zajímavou vlastností silikagelu je totiž schopnost snadno vytvářet slabá spojení. Jednotlivá zrnka písku se tedy na krátký okamžik spojují a vlastně se navzájem "vyladí", kmitání jednotlivých zrnek je pak koherentní - "ustálí" se na stejné "notě" - a písek jako celek se chová jako rezonátor.

(Podle Nature 386, 29, 1997 a New Scientist 153, 17, 1997)