为什么鸣沙会出声？

鸣沙之谜

所谓鸣沙，也就是会发声的沙子。鸣沙现象是普遍存在的，在美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯西岸；丹麦的波恩贺尔姆岛；波兰的科尔堡以及巴西、智利和亚洲与中东的一些沙滩、沙漠都会发出奇音妙声。在我国也有三大鸣沙地，第一处已是古导《太平御览》、《大正藏》所载的今天甘肃敦煌县南月牙泉畔的鸣沙山，又叫雷音门，第二处是竺可桢在《沙漠里的奇怪现象》一文中描述过的宁夏中卫县沙坡头黄河岸边的鸣沙山，第三处是内蒙古达拉特旗（包头市附近）南25公里，库布齐沙漠罕台川（黄河支流）两岸的响沙湾，这处沙山有60米高，100米宽，又叫银肯响沙。
不仅鸣沙现象遍布很广，而且沙发出的声音也是多种多样：在美国夏威夷群岛的高阿夷岛上，沙子会发出狗叫似的声音，人称"犬吠沙"；而苏格兰爱格岛上的沙却有发出尖锐响亮的声音，就像食指在拉紧的丝弦上弹了一下，再踏上一步，尖锐的声音就会重复；若从我国鸣沙山上滚下，沙子便会发出轰隆的巨响，像打雷一样。总之，听到过的人都觉得，鸣沙的"歌声"可以同哨声、笛声、竖琴声、提琴声、天上的雷鸣、飞机和汽车发动机的轰响相比拟，但它们却有一个共同的特点，就是沙漠中鸣沙"音调"比较低沉，海滨响沙"音调"较尖细。
然而，沙为什么会"鸣"呢？这个问题使人困惑，也激起了人们对它进行研究和探索的兴趣，对鸣沙原因也有各种各样的解释。
一些学者认为，沙粒涂上了一层薄薄的钙镁化合物，在大量的沙相互磨擦时，产生了类似提琴用搓上松香的琴弓沿着琴弦出乐曲一样的声音。
还有研究者认为，鸣沙的基本原理在于空气在沙粒之间的运动，当沙料在滑动的时候，它们之间的孔隙一会儿扩大，一会缩小。空气一会儿钻进这些孔隙，一会儿又被挤出这些孔隙，因此便产生振动而发声。
也有这种解释：沙带了电引起发声。由于相撞，沙丘的沙不断地充上不同的电荷，接着开始一个接一个地排斥，这就像放电情况一样引起了声音。前苏联学者雷日科顺利地制成了人造的发声沙。他取普通的河沙弄干，清洗沙中尘土，再从中清除别的杂质，然后在一般的起电盘的帮助下充电，接着沙开始响起来--再用一只手挤压它时，沙就发出拉提琴的响声。
马里科夫斯基在踏勘了前苏联卡尔岗上的鸣沙后，提出了自己的解释：每个鸣沙沙丘的内部，都有一个密集而潮湿的沙土层，它的深度是随雨水的多少而改变的。夏季，潮湿层较深，它被上面干燥的沙土层全部覆盖起来，潮湿层的底下又是干燥的沙土层，这就可能构成一个天然的共鸣箱。当雪崩似的沙粒沿着斜坡倾泻下来时，干燥沙粒的振动波传到潮湿层时，就会引发共鸣--像乐器的共鸣箱一样，使沙粒的音量扩大到无数倍而发出巨大声响。
前苏联另一位学者在考察了我国的中卫沙坡头和达拉特旗的响沙湾后发现，两地沙子的质地均属细沙类，而且石英质地的沙粒占其中的52--62%，于是他认为，由于石英晶体具有特殊的压电性质，使鸣沙中的这些石英砂粒对压力非常敏感。一旦受到挤压就会带电，在电的作用下它又会往复伸缩振动。振动得越厉害，产生的电压越高；电压越高，振动越厉害·······于是"歌声"就越来越响。
不过去时石英沙的分布是很广的，响沙却没有那么普遍，而且一般鸣沙换个地方就变"哑巴"，所以更多的人还是认为鸣沙的形成与当地的特殊的地理环境有关。1979年，我国的马玉明撰文《响沙》，提出新见解：响沙的"共鸣箱"不在地下，而在地面上的空气里。他认为响沙的发生需具备三个条件：一是沙丘高大且陡；二是背风向阳，背风坡沙面呈月牙形；三是沙丘底下有水渗出（形成泉潭）或有大的干河槽。而且提出，由于空气温度、湿度和风的速度经常在变化，不断影响着沙粒响声的频率和"共鸣箱"的结构，再加上策动力和沙子固有频率的变化，响沙的响声也经常变化。有时下雨天去看响沙，发现响沙不响，正是由于温度和湿度的改变，破坏了响沙"共鸣箱"结构的缘故。像宁夏中卫沙坡头的响沙，就是由于周围造林绿化等原因，破坏了共鸣的条件，响沙已经有十几年不响了。
然而，国外一些海滨的响沙沙滩是相当平坦的，不存在高而陡的月牙型沙丘，而且它们往往只会在雨后不久，表面层刚刚干燥的时候发出响声，这又如何解释呢？日本东京都府北面丹后半岛的海水浴场上有两处响沙：一处叫琴引滨；一处名击鼓滨。这两条沙滩不仅音色截然不同，甚至还有季节性变化。由此日本学者得出结论：海滨响沙最重要的条件是要有洁净的海水不断地冲刷，夏在游泳的人太多，把海水弄得太脏，沙子便不愿响了，这与沙漠的响沙的"脾性"似乎完全两样。
我国的几处鸣沙山还有二奇，在古志中已有记载：一是山麓都是清泉，尽管周围沙丘重重，但千百年来泉水从未被黄沙所填没；二是不管有多少人爬到沙山顶上，滑落多少沙子，到第二天风又会将沙子吹上山坡，使沙山形状"辄复如旧"。它们同响沙的秘密一样，虽然已有了各种假说，但对于人类却是没有彻底解开的谜。

不用那么烦，是空气与沙子的共振。只有在特定条件下才会发生。