¿Qué hace que estas dunas de arena canten? » ABC de la ciencia

Los cantos de las dunas son provocados por las avalanchas de arena. Las capas de dunas amplifican aún más estos sonidos y nos llegan como un zumbido siniestro.

“Hay una cosa maravillosa relacionada con este desierto, y es que cuando los viajeros están en movimiento de noche, y uno de ellos casualmente se retrasa, oirá hablar a los espíritus.

Incluso durante el día uno oye hablar a esos espíritus. Y a veces oirás el sonido de una variedad de instrumentos musicales, y aún más comúnmente el sonido de tambores. Por lo tanto, al hacer este viaje, es costumbre que los viajeros se mantengan juntos”.

– Marco Polo (Los viajes de Marco Polo)

Los desiertos siempre se han considerado lugares espeluznantes y extraños, y este extracto del cuaderno de viaje del siglo XIII de Marco Polo se suma a esa enigmática tradición. Además de Polo, muchos exploradores, incluidos Charles Darwin y Babur, informaron haber escuchado espíritus tarareando y cánticos ominosos en los desiertos. Incluso hoy en día, se pueden escuchar melodías zumbantes que se asemejan a notas musicales en varios desiertos de todo el mundo, pero a diferencia de la leyenda, estos sonidos no son causados ​​por espíritus espeluznantes.

Los místicos cantores de los áridos desiertos son los dunas que se extiende por toda su inmensidad.

Pero, ¿qué hace cantar a las dunas de arena?

Durante mucho tiempo, la gente ha hecho caso omiso de las dunas cantoras diciendo: “debe ser el viento”, pero el secreto del sonido no es tan simple.

Dunas de arena

Las dunas se forman cuando la arena, transportada por el viento, se acumula a gran escala. Dependiendo de la forma de la pila, las dunas vienen en diferentes tipos. Van desde las dunas barchan en forma de media luna hasta las dunas lineales, parabólicas, de cúpula y en forma de estrella.

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Ciertas dunas de arena producen un estruendo distintivo de baja frecuencia definido como “canto”, “zumbido” o “boom”. Lo que los hace especiales es que estos sonidos se asemejan a las notas musicales de un violonchelo o al zumbido de un avión. Estas canciones pueden durar minutos y se pueden escuchar hasta a 10 km de distancia.

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Los barchans son las dunas más comunes en la tierra y son las que más comúnmente ‘cantan’. (Crédito de la foto: Anne97432/Wikimedia commons)

¿Cómo canta una duna?

La ciencia detrás del canto de las dunas de arena ha sido un tema de intenso debate en las últimas décadas. Ha habido muchas teorías que asocian los cantos de arena con la naturaleza del viento, el tamaño de las partículas de grano, el paisaje de los desiertos y la estructura de las dunas, pero la mayoría de ellas no logran explicar todas las cuestiones relacionadas con el en auge.

¿Qué inicia el auge? ¿Cómo puede ser audible tan lejos? ¿Por qué el sonido se parece a las notas musicales? ¿Y por qué no cantan todas las dunas?

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Las dunas cantoras del desierto de Gobi (Crédito de la foto: Anton Petrus/Shutterstock)

¿Por qué no cantan todas las dunas de arena?

No todas las dunas son buenas cantantes. Las dunas deben cumplir ciertas condiciones para que produzcan estos sonidos rodantes.

  • En primer lugar, la arena debe ser súper seco, que es bastante fácil de lograr en un desierto. Sin embargo, incluso pequeñas cantidades de humedad o humedad pueden amortiguar las dunas.
  • Las partículas de arena deben tener una tamaño uniforme (diámetro medio de 200 μm). Esta condición la cumple el viento. El viento siempre tiende a levantar partículas dentro de un cierto rango de tamaño, actuando como un tamiz para la arena.
  • Las partículas de arena deben ser esférico y suave. La arena de cuarzo es conocida por su estructura redondeada y pulida, por lo que se ha observado un auge predominantemente en dunas que contienen una gran cantidad de cuarzo.

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Arena de cuarzo (Crédito de la foto: Dr. Norbert Lange/Shutterstock)

¿Qué hace cantar a las dunas?

Las dunas de arena no son estructuras estables. Consisten en una capa interna rígida de arena compactada coronada por una capa de arena suelta que puede tener entre 1 y 2 m de espesor.

Una duna de arena típica solo puede elevarse hasta cierta altura y pendiente. Cuando supera ese límite, la arena comienza a deslizarse por la duna, provocando una avalancha. Estos las avalanchas desencadenan el estruendo natural de las dunas.

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Avalancha de dunas moviéndose cuesta abajo (Crédito de la foto: Rygel, MC/Wikimedia commons)

En ocasiones, también podemos inducirlos deslizándonos por la ladera de una duna.

Pero, ¿cómo la arena deslizante da como resultado un zumbido musical? Para entender eso, consideremos la analogía de un violín o violonchelo. ¿Cómo se produce música frotando un par de cuerdas? A través de la interconversión de la energía.

Cuando deslizamos el arco de un violín sobre las cuerdas, la fricción del arco hace que las cuerdas vibren, es decir, la energía de fricción se convierte en energía vibratoria. Esta energía se transfiere al cuerpo de madera del violín.

Dentro del cuerpo de madera hay una cavidad que realza una frecuencia particular de la vibración por resonancia. Así, las ondas de sonido de una frecuencia específica se acumulan y amplifican dentro de la cavidad. Finalmente, el cuerpo de madera transfiere la onda de sonido al aire y la escuchamos como música cuando las ondas llegan a nuestros oídos.

Algo similar sucede dentro de una duna, pero a una escala mucho mayor.

Ciencia detrás de las dunas cantantes

Durante una avalancha, los granos de arena de tamaño uniforme se frotan entre sí. Este esquila de granos produce energía de fricción, similar a los arcos del violín. Además, cuando la arena se desliza hacia abajo desde una altura, la energía potencial de la arena se convierte en energía cinética, que también actúa como fuente de energía adicional.

La energía de la avalancha hace vibrar aún más partículas de arena, por lo que la energía cinética y de fricción se convierte en energía vibratoria dentro de la arena. Esto resulta en la generación de pulsos cortos de sonido llamados ‘eructos’.

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La arena cortada da como resultado emisiones de eructos (Crédito de la foto: Ivan Sommer/Shutterstock)

¿Recuerdas la mención de ‘arena de tambor’ en la película Dune? Cuando Paul accidentalmente pisa parches de arena de tambor, la arena amplifica el sonido de sus pasos, atrayendo así al gusano de arena hacia él. Como la arena de los tambores de Arrakis, nuestras dunas cantantes transforman los breves eructos de la avalancha en un zumbido fuerte y prolongado.

La teoría de la guía de ondas

UN guiaondas, como su nombre indica, es algo que guía una ola. Cuando eras pequeño, probablemente notaste que usar un tubo de cartón para hablar en los oídos de tu amigo te hacía sonar más fuerte y mejor. Este es un ejemplo clásico de una guía de ondas. Impide que las ondas sonoras se escapen al ambiente externo y las amplifica a través de la reflexión interna.

El grosor de la guía de ondas determina la frecuencia que amplifica principalmente. Si la guía de ondas es demasiado estrecha, no puede propagar el sonido.

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Dunas cantoras de Qatar. Se han identificado dunas cantoras en unos 35 lugares de todo el mundo. (Crédito de la foto: Fotografía de Danila SLSK/Shutterstock)

Según la teoría de la guía de ondas de Nathalie Vriend y ML Hunt, la capa suelta de arena que se intercala entre la atmósfera y la capa rígida del subsuelo de la duna actúa como una guía de ondas sísmicas.

Las cavidades en la capa de arena suelta (como la cavidad de un violín), excitan una frecuencia particular de la emisión de eructos, estableciendo e iniciando así el rollo distinto.

Él subcapa sólida de la duna refleja las olas e impide su disipación. Por lo tanto, el sonido se amplifica a gran escala dentro de la arena y finalmente sale a la atmósfera como una “canción”.

Conclusión

Así, la arena cortante provoca el sonido, la ‘guía de ondas’ establece la frecuencia, la subcapa dura amplifica la señal y, finalmente, la superficie de la duna deja salir la canción a la atmósfera como un altavoz.

Esta teoría también explica por qué el sonido producido por cada duna es distinto y por qué no todas las dunas cantan.

Dependiendo del espesor de la capa de arena, la frecuencia amplificada varía y, en algunos espesores, no se mejora la frecuencia. Los cantos de las dunas suelen ocurrir dentro de un rango de frecuencia de 70-105 Hz.

Asimismo, la arena debe estar seca, ya que la arena húmeda es compacta y altera la estratificación de la duna. Además, la presencia de granos esféricos uniformes proporciona un mejor cizallamiento.

Por lo tanto, de todas las teorías presentadas hasta ahora, la teoría de la guía de ondas es la que proporciona el mayor cierre a la ciencia detrás del fenómeno.

Las dunas cantoras son esencialmente instrumentos musicales gigantes creados y tocados por la naturaleza. Las persistentes canciones del desierto han inspirado a artistas y científicos por igual. Escuchar el estruendo de las dunas seguramente te perseguirá y despertará tu mente en un desierto solitario… No es de extrañar que los antiguos viajeros se desviaran por este zumbido místico.

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