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一、这里的沙丘会“唱歌”
大漠的浩瀚与苍凉，给世人呈现出一种特殊的美感和奇特的韵味，成为无数文人墨客喜爱的地方。但是有一处沙漠会“唱歌”，不能不让人惊叹。(图1)
位于内蒙古鄂尔多斯高原上的库布其沙漠中有一处沙丘经常会发出浓重而悠长的轰鸣声。这声音仿佛来自远古，它穿越时空，在天地间回荡，像是上苍对芸芸众生的神秘召唤，让听到这种天籁之音的人心存敬畏。这里也因此而得名叫“响沙湾”。当地的蒙古族牧民把它叫作“银肯”。“银肯”，是蒙古语永久的意思，所以，“会唱歌”的沙丘就成为了永久的“响沙湾”。
现在世界上已经发现的响沙有100多处。我国有三处大的响沙。它们是甘肃敦煌县南月牙泉畔的鸣沙山，又叫雷音门；宁夏中卫县沙坡头的鸣沙山和内蒙古库布齐沙漠中的银肯响沙湾。
二、天簌之音何处来——三十年的艰苦探索
响沙的记载在我国有将近2000年的历史。一些关于响沙的带有神秘色彩的民间传说广为流传。然而古往今来却没人能真正知道“响沙”为什么会响。因此这种沙漠里的“歌声”也就成为吸引许多科学家探究的自然之谜。
谁在探索这个谜?谁又能解开这个谜呢?沙漠专家马玉明教授就是为此苦苦奋斗了30年的人。
马玉明是内蒙古农业大学一位从事沙漠学研究的教授，早在30多年前的学生时代，他就迷上了响沙现象并且开始了漫长的研究之路。
内蒙古高原的西部，到处是“茫茫沙漠广，渐远赫连城”的景象，这里集中了巴丹吉林、乌兰布合、腾格里和库布其等几大沙漠。但为什么只有响沙湾的沙子会响呢?这是马玉明教授最初研究的问题。
经过多次在现场的考察；马教授发现这里的沙子，除了洁净细腻之外，似乎与别处的沙子并没有什么不同。(图3)他采集了很多沙样，带回去进行揉搓和搅动。可是只要一离开响沙湾，沙子就不响了。于是马玉明把关注的目光投向了响沙湾特有的地理环境。
1．共鸣箱理论——探索迈出的第一步
响沙湾地处库布其沙漠的边缘，它的东侧是一条季节性的河流——罕台川。罕台川的水流量不大，但是从来也没有彻底干涸过。甚至在洪水爆发的时候，可以把原来的河床扩展到几百米的宽度。河岸边的连绵沙丘看起来也没有能力把它吞没掩埋。罕台川与响沙湾巨大的丹牙形沙丘之间，就这样形成了一种黄沙不犯河水的奇妙格局(图4)，马玉明教授认为响沙如此巨大的轰鸣声一定与这种地形构造有关。于是在1979年，他提出了响沙湾的响沙声是由这里地形特殊的共鸣箱结构所造成的。
响沙湾的背风坡呈月牙形，沙丘又高又陡，绵延100多米。沙丘根部是罕台川宽阔的河槽。在阳光直射下，河槽里的水分向上蒸发，这时地面上就会形成一道肉眼看不见的蒸汽墙，这堵蒸汽墙与月牙形的沙丘正好形成了一个天然的共鸣箱。在这样的环境下，沙丘一旦被搅动发出声音，就会撞到蒸汽墙上被折射，这样使音量反复叠加，就会发出轰鸣般的响声。(图5)
马玉明教授还提出，由于河水的流量、空气的温度、湿度和风的速度经常变化，不断影响着“共鸣箱’’的结构，所以响沙的响声也经常发生改变。比如下雨天，响沙湾的沙子就不能发出轰鸣声。
共鸣箱理论提出后，轰动一时，获得了当时国内学术界的普遍认同。在一段时间里，这个理论是解释响沙现象的一个权威理论。
2．意外的发现——挑战“共鸣箱”
一项近乎完美的理论，其后却在事实面前受到挑战。
1984年的3月8日，马玉明教授请几个朋友到响沙湾考察，大家走到沙丘的上部正准备采集沙样，这时一件出乎意料的事情发生了。当人们用手挖沙的时候，沙土竟然发出了“呜呜”的响声。(图6)随后，马玉明和他的助手在沙丘上，又找到了几处用手挤压就可以发出声音的沙土。虽然这样的沙子在整个响沙湾的月牙形沙丘上只在很少的地方才有，但这个事实无可争议地说明，这种近距离的声波，不可能是在宏观的共鸣箱里回荡和放大的结果。至少在这些局部地方，沙子的发声现象另有原因。马玉明教授意识到，共鸣箱理论在解释响沙现象上还存在着无法回避的缺陷。
对一项理论来说，只要有一个事实与它不符，这个理论就不能成立。马玉明教授认识到，“共鸣箱理论”实际上仅仅提出了声音放大的原因，但没有成功的解释沙子为什么会发出响声。换句话说，只找到了放大声音的音箱，而没有解决这种声音是如何起源的。所以，共鸣箱理论还无法解释沙子能发出响声的现象。
3．“筛匀汰净”假说——探索向纵深发展
“响沙”仍旧是谜，探索继续进行。在不断的考察和研究中，马玉明教授认识到局部的沙子受到挤压会发出响声，可能与沙粒本身的物质特性有关。于是他把研究的重点转向了沙子的微观层面。那么响沙湾的沙子，到底有什么非同寻常的地方呢？他把在现场采集到的各种沙样带回实验室中进行深入分析和观察，并发现了一种奇特的现象。就是这些响沙颗粒有80％大不在0.11到0．25毫米之间，非常均匀，这与大小沙粒混杂的一般沙子有很大的不同，(图7)并且这些沙子的含水量只有0．4％，是天然湿沙层的1／10，粉尘含量也只有0．82％。如此均匀、干燥、洁净的沙粒是不多见的。是什么力量造成的这种现象?
马玉明教授认为，由于我国北方常年受到强烈西风的影响，处于沙漠边缘地带的一些沙丘就会逐步地形成月牙形的结构。在这个过程中，沙子经过风力的筛选，在沙丘的上部形成既没有微小的粉尘，也没有大的颗粒，集中的全是粒径均匀的沙粒的现象。这些整体上非常纯净的沙子，如果以天文数字级别的数量聚集在一起，一旦干燥到一定程度后受到挤压，就会整体震动，引起轰鸣。
经过反复实验，马玉明教授提出“筛匀汰净”的假说。所谓“筛匀汰净”，是指在风沙运动中凭借一定的风力可以把一定粒径的沙粒集中在一起。尽管最初沙子的形状不规则，大小差别很大，但是风的力量可以把它们逐渐筛匀。当整个沙丘都集中了这些经过筛选的沙粒，同时满足了粒径均匀，洁净、干燥这些条件，无论在什么地方，只要受到外力挤压时都会发出响声。不过，如果沙丘表面整体的干燥度不够，沙子也不会发出响声。这是因为，湿沙子之间存在一种薄薄的水膜，这层水膜利用它的表面张力限制着沙粒的运动，即使一部分沙子受到挤压，它们也无法把震动传递出去。所以，在阴雨天里，沙丘从来都不会“歌唱”。
三、再现天籁之音——破解响沙之谜
理论上取得突破后，马玉明教授试图在实验室里通过人工制造响沙来验证他所提出的“筛匀汰净”假说。
他对由不规则沙粒组成的沙子进行了筛选、过滤和反复淘洗，去除杂质和细微颗粒后，再把干净的沙子放进烘干箱里烘烤，把沙子的水分控制在0．4％以下。(图8)
当万事具备后，马玉明教授用手挤压揉搓这些经过人工“筛匀汰净”得到的沙子时，如愿地听到了由这种人工制造的响沙发出的响声。这意味着“筛匀汰净”理论从风沙运动的自然规律上，一直到实验室的操作上，都是无懈可击的。在解释响沙湾特殊的响沙现象上，马玉明教授的“筛匀汰净”理论获得了成功。
因此，响沙的形成其实是一种特殊的沙漠地形结构与各种气象要素的奇妙组合，是宏观上的共鸣箱结构与微观上的圆润沙粒的巧妙搭配。同时拥有这些条件，沙丘就会“歌唱”。所以，这奇妙的奏鸣才会成为世间难得耳闻的天籁之音。
我们不知道响沙在这里已经传唱了多少年，但科学的力量使我们知道只要沙漠存在，只要风继续淘洗着沙粒，响沙的“歌声”就会永久地唱响在天地之间。
大漠的浩瀚与苍凉，给世人呈现出一种特殊的美感和奇特的韵味，成为无数文人墨客喜爱的地方。但是有一处沙漠会“唱歌”，不能不让人惊叹。(图1)
位于内蒙古鄂尔多斯高原上的库布其沙漠中有一处沙丘经常会发出浓重而悠长的轰鸣声。这声音仿佛来自远古，它穿越时空，在天地间回荡，像是上苍对芸芸众生的神秘召唤，让听到这种天籁之音的人心存敬畏。这里也因此而得名叫“响沙湾”。当地的蒙古族牧民把它叫作“银肯”。“银肯”，是蒙古语永久的意思，所以，“会唱歌”的沙丘就成为了永久的“响沙湾”。
现在世界上已经发现的响沙有100多处。我国有三处大的响沙。它们是甘肃敦煌县南月牙泉畔的鸣沙山，又叫雷音门；宁夏中卫县沙坡头的鸣沙山和内蒙古库布齐沙漠中的银肯响沙湾。
二、天簌之音何处来——三十年的艰苦探索
响沙的记载在我国有将近2000年的历史。一些关于响沙的带有神秘色彩的民间传说广为流传。然而古往今来却没人能真正知道“响沙”为什么会响。因此这种沙漠里的“歌声”也就成为吸引许多科学家探究的自然之谜。
谁在探索这个谜?谁又能解开这个谜呢?沙漠专家马玉明教授就是为此苦苦奋斗了30年的人。
马玉明是内蒙古农业大学一位从事沙漠学研究的教授，早在30多年前的学生时代，他就迷上了响沙现象并且开始了漫长的研究之路。
内蒙古高原的西部，到处是“茫茫沙漠广，渐远赫连城”的景象，这里集中了巴丹吉林、乌兰布合、腾格里和库布其等几大沙漠。但为什么只有响沙湾的沙子会响呢?这是马玉明教授最初研究的问题。
经过多次在现场的考察；马教授发现这里的沙子，除了洁净细腻之外，似乎与别处的沙子并没有什么不同。(图3)他采集了很多沙样，带回去进行揉搓和搅动。可是只要一离开响沙湾，沙子就不响了。于是马玉明把关注的目光投向了响沙湾特有的地理环境。
1．共鸣箱理论——探索迈出的第一步
响沙湾地处库布其沙漠的边缘，它的东侧是一条季节性的河流——罕台川。罕台川的水流量不大，但是从来也没有彻底干涸过。甚至在洪水爆发的时候，可以把原来的河床扩展到几百米的宽度。河岸边的连绵沙丘看起来也没有能力把它吞没掩埋。罕台川与响沙湾巨大的丹牙形沙丘之间，就这样形成了一种黄沙不犯河水的奇妙格局(图4)，马玉明教授认为响沙如此巨大的轰鸣声一定与这种地形构造有关。于是在1979年，他提出了响沙湾的响沙声是由这里地形特殊的共鸣箱结构所造成的。
响沙湾的背风坡呈月牙形，沙丘又高又陡，绵延100多米。沙丘根部是罕台川宽阔的河槽。在阳光直射下，河槽里的水分向上蒸发，这时地面上就会形成一道肉眼看不见的蒸汽墙，这堵蒸汽墙与月牙形的沙丘正好形成了一个天然的共鸣箱。在这样的环境下，沙丘一旦被搅动发出声音，就会撞到蒸汽墙上被折射，这样使音量反复叠加，就会发出轰鸣般的响声。(图5)
马玉明教授还提出，由于河水的流量、空气的温度、湿度和风的速度经常变化，不断影响着“共鸣箱’’的结构，所以响沙的响声也经常发生改变。比如下雨天，响沙湾的沙子就不能发出轰鸣声。
共鸣箱理论提出后，轰动一时，获得了当时国内学术界的普遍认同。在一段时间里，这个理论是解释响沙现象的一个权威理论。
2．意外的发现——挑战“共鸣箱”
一项近乎完美的理论，其后却在事实面前受到挑战。
1984年的3月8日，马玉明教授请几个朋友到响沙湾考察，大家走到沙丘的上部正准备采集沙样，这时一件出乎意料的事情发生了。当人们用手挖沙的时候，沙土竟然发出了“呜呜”的响声。(图6)随后，马玉明和他的助手在沙丘上，又找到了几处用手挤压就可以发出声音的沙土。虽然这样的沙子在整个响沙湾的月牙形沙丘上只在很少的地方才有，但这个事实无可争议地说明，这种近距离的声波，不可能是在宏观的共鸣箱里回荡和放大的结果。至少在这些局部地方，沙子的发声现象另有原因。马玉明教授意识到，共鸣箱理论在解释响沙现象上还存在着无法回避的缺陷。
对一项理论来说，只要有一个事实与它不符，这个理论就不能成立。马玉明教授认识到，“共鸣箱理论”实际上仅仅提出了声音放大的原因，但没有成功的解释沙子为什么会发出响声。换句话说，只找到了放大声音的音箱，而没有解决这种声音是如何起源的。所以，共鸣箱理论还无法解释沙子能发出响声的现象。
3．“筛匀汰净”假说——探索向纵深发展
“响沙”仍旧是谜，探索继续进行。在不断的考察和研究中，马玉明教授认识到局部的沙子受到挤压会发出响声，可能与沙粒本身的物质特性有关。于是他把研究的重点转向了沙子的微观层面。那么响沙湾的沙子，到底有什么非同寻常的地方呢？他把在现场采集到的各种沙样带回实验室中进行深入分析和观察，并发现了一种奇特的现象。就是这些响沙颗粒有80％大不在0.11到0．25毫米之间，非常均匀，这与大小沙粒混杂的一般沙子有很大的不同，(图7)并且这些沙子的含水量只有0．4％，是天然湿沙层的1／10，粉尘含量也只有0．82％。如此均匀、干燥、洁净的沙粒是不多见的。是什么力量造成的这种现象?
马玉明教授认为，由于我国北方常年受到强烈西风的影响，处于沙漠边缘地带的一些沙丘就会逐步地形成月牙形的结构。在这个过程中，沙子经过风力的筛选，在沙丘的上部形成既没有微小的粉尘，也没有大的颗粒，集中的全是粒径均匀的沙粒的现象。这些整体上非常纯净的沙子，如果以天文数字级别的数量聚集在一起，一旦干燥到一定程度后受到挤压，就会整体震动，引起轰鸣。
经过反复实验，马玉明教授提出“筛匀汰净”的假说。所谓“筛匀汰净”，是指在风沙运动中凭借一定的风力可以把一定粒径的沙粒集中在一起。尽管最初沙子的形状不规则，大小差别很大，但是风的力量可以把它们逐渐筛匀。当整个沙丘都集中了这些经过筛选的沙粒，同时满足了粒径均匀，洁净、干燥这些条件，无论在什么地方，只要受到外力挤压时都会发出响声。不过，如果沙丘表面整体的干燥度不够，沙子也不会发出响声。这是因为，湿沙子之间存在一种薄薄的水膜，这层水膜利用它的表面张力限制着沙粒的运动，即使一部分沙子受到挤压，它们也无法把震动传递出去。所以，在阴雨天里，沙丘从来都不会“歌唱”。
三、再现天籁之音——破解响沙之谜
理论上取得突破后，马玉明教授试图在实验室里通过人工制造响沙来验证他所提出的“筛匀汰净”假说。
他对由不规则沙粒组成的沙子进行了筛选、过滤和反复淘洗，去除杂质和细微颗粒后，再把干净的沙子放进烘干箱里烘烤，把沙子的水分控制在0．4％以下。(图8)
当万事具备后，马玉明教授用手挤压揉搓这些经过人工“筛匀汰净”得到的沙子时，如愿地听到了由这种人工制造的响沙发出的响声。这意味着“筛匀汰净”理论从风沙运动的自然规律上，一直到实验室的操作上，都是无懈可击的。在解释响沙湾特殊的响沙现象上，马玉明教授的“筛匀汰净”理论获得了成功。
因此，响沙的形成其实是一种特殊的沙漠地形结构与各种气象要素的奇妙组合，是宏观上的共鸣箱结构与微观上的圆润沙粒的巧妙搭配。同时拥有这些条件，沙丘就会“歌唱”。所以，这奇妙的奏鸣才会成为世间难得耳闻的天籁之音。
我们不知道响沙在这里已经传唱了多少年，但科学的力量使我们知道只要沙漠存在，只要风继续淘洗着沙粒，响沙的“歌声”就会永久地唱响在天地之间。