פוענחה תעלומת החולות המזמרים

במשך שנים ידעו בני-אדם, כי דיונות חול מסוימות מסוגלות להפיק צלילים נמוכים, דמויי-מוזיקה. מרקו פולו וצ'רלס דארווין נתקלו בתופעה זו במסעותיהם ותיעדו אותה, אך עד לאחרונה היה מקור הצלילים תעלומה, בין השאר בשל נדירותה של התופעה.

צוות חוקרים מצרפת, ממרוקו ומארצות-הברית (Stephane Douady ועמיתים) חקר את תופעת ה"דיונות השרות". על סמך ניסויי שטח ומעבדה, הגיעו החוקרים למסקנות באשר למקור הצלילים. בניגוד לסברות שרווחו בעבר, הצליל אינו נובע מתנועת האוויר סביב הדיונות; הוא גם אינו נובע מתהודה של הדיונה כולה (בדומה לתיבת תהודה), מאחר שלפי התצפיות, תדירות הצליל אינה תלויה בגודל הדיונה, וקיום הצליל אף אינו תלוי בקיומה של הדיונה כולה – די בכמות מסוימת של חול. מקור הצליל, לפי המחקר העדכני, הוא בתנועת גרגרי החול זה ביחס לזה, בעת שהם נופלים במפולות חול בעלות גודל מסוים.

בעת המפולת, הגרגרים מכים זה בזה ויוצרים גלי קול. על פי רוב, גלי הקול הללו אינם מתואמים, כך שנשמע רק צליל גבוה וקלוש האופייני לתנועת חול. הצליל העמוק המאפיין את התופעה הנדירה של "שירת הדיונות" נוצר רק אם מתקיים תיאום בין מספר גדול מספיק של גרגרים, כך ששכבה שלמה של חול מפיקה צליל בצורה אחידה.

מדוע שייווצר תיאום בין הגרגרים הנעים באופן בלתי תלוי זה בזה? החוקרים מציעים את המנגנון הזה: גרגר חול יוצר גל קול בעת תנועתו. גל הקול מגיע לפני השטח של הדיונה, מוחזר, ופוגש בדרכו גרגרים אחרים. האינטראקציה עם גל הקול משפיעה על תנועתם של שאר הגרגרים, ומעודדת אותם להסתנכרן עם הגרגר יוצר הצליל המקורי. מרגע שנוצר תיאום חלקי כלשהו, גלי הקול הופכים חזקים יותר ויותר ומסנכרנים גרגרים רבים יותר ויותר. שכבת הביניים שבין הבסיס היציב, מתחת למפולת, ובין פני השטח העליונים ביותר, משמשת כחלל תהודה שבו נוצר הסנכרון בין גרגרי החול, וכך הופך הצליל חזק מספיק ונשמע למרחוק. לעתים הוא אף מורגש בקרקע, כרטט הדומה לרעידת אדמה.

מסתבר שהתדירות האופיינית לדיונה נקבעת אך ורק על פי גודל גרגרי החול שבה. דיונות שרות מתאפיינות בגרגרים עגולים ובעלי גודל אחיד למדי. מלבד סוג הגרגרים, היווצרות הצליל תלויה גם בתנאי הלחות, הטמפרטורה והאבק בסביבה. החוקרים נטלו חול מדיונה שרה, ושחזרו את הצלילים במעבדה באמצעות דחיפת החול על-ידי מנוע. בכך הראו בפועל כי אין צורך בדיונה כולה להפקת הצליל, וכי מקור הצלילים הוא אך ורק בתכונות הגרגרים ובתנועתם זה ביחס לזה. החוקרים זיהו את טיב התנודות, ואפיינו את עומק המפולת הדרוש על מנת שייווצר צליל.

לא תמיד נוצרים הצלילים באופן ספונטני; ניתן ליצור את הצליל באופן פעיל באמצעות דחיפת החול (במעבדה או על גבי הדיונה). החוקרים אפיינו את מהירות הדחיפה הדרושה ביחס למהירות גל הקול בדיונה. מהירות הקול בדיונה היא נמוכה להפליא – כמטר בשנייה – וקשורה כנראה לתכונה נוספת של גרגרי החול, אשר נדרשת כדי להפוך את החול ל"מוזיקלי": גרגרי החול של הדיונות השרות מצופים בשכבת סיליקה ג'ל (ציפוי המכונה desert glaze). ציפוי זה, הנשחק עם הזמן, משפיע על מהירות הקול בדיונה ומאפשר לגרגרים לנוע כך שייווצר צליל.