CC BY
58
Лауреаты XXV Всероссийских юношеских чтений исследовательских работ имени В.И. Вернадского
Автор:
Амина Островская,
9 «А» класс КОГОАУ «Гимназия №1» г. Кирово-Чепецка Кировской области
Руководители:
Колесникова Лариса Ивановна,
учитель начальных классов КОГОАУ «Гимназия №1»
Мельник
Марина Павловна,
зам. главного инженера филиала по экологии, начальник экологического отдела филиала «КЧХК» АО «ОХК "УРАЛХИМ"» г. Кирово-Чепецк Кировской области
Работа стала лауреатом на секции «Науки о Земле» XXV Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ имени В.И. Вернадского в 2018 году.
Почему «поют» пески
Введение
Что такое малая Родина? Это место, где ты родился, где прошло твое детство, места, по которым ты скучаешь, находясь вдали. Я со своей семьей очень люблю ходить в походы по красивым местам моей малой Родины. Однажды, собираясь в очередной поход, мы узнали об уникальном явлении под названием «поющие» пески.
Мне захотелось узнать, что такое «поющие» пески и почему они получили такое название? Как часто можно встретить «поющие» пески в природе, и почему не «поют» те пески, которые встречались мне ранее? Вот такие вопросы привели меня к написанию данной работы.
Тема работы: «Почему "поют" пески».
Цель работы: изучить секреты «пения» песков.
Задачи исследования:
- спланировать работу исследования;
- изучить информационные источники, литературу по теме;
- разработать анкету и провести опрос среди учащихся гимназии;
- обработать полученную из анкет информацию, сделать соответствующие выводы;
- собрать необходимый для работы материал в виде проб «поющего» песка;
- выяснить причины «пения» песков;
- подвести общий итог работы;
- наметить перспективы дальнейшей работы. Объект исследования: пески.
Предмет исследования: пробы песка, взятые из различных мест.
Методы исследования: анализ литературы, планирование и проведение анкетирования, анализ полученных результатов, эксперимент, обобщение.
Гипотеза исследования: пески «поют», потому что песчинки в составе всех «поющих» песков отличаются от песчинок обычного песка.
Островская Амина
1. Что известно о «поющих» песках
1.1. Распространение «поющих» песков на земле
Есть на земле места, где обширные площади движущихся песков издают специфические звуки. Такие пески называют «поющими». «Поющие пески» относятся к числу достаточно редких явлений природы, но встречаются в разных уголках земного шара [1], [2]. Самая известная в мире песчаная гора, издающая звуки, называется Джебель-Накуг, что в переводе на русский означает «звенящая гора». Эта таинственная гора находится на берегу Красного моря в Египте. Когда человек идёт по её склону, песок начинает стонать под ногами [3].
Россия - самая богатая «поющими» песками страна в мире: их можно услышать на отмелях Кольского полуострова, в долинах сибирских рек Вилюя и Лены, на Байкале [1]. В нашей стране самая знаменитая дюна «поющих песков» находится на мысе Турали северо-восточного побережья Байкала.
На территории Кировской области «поющие» пески можно встретить в Лебяжском районе Кировской области на правом берегу реки Вятки у бывшего села Атары, где находится пляж с участком белого песка [4], который обладает звуковым эффектом, проявляющимся при ходьбе по сухому песку. Эта территория получила название «Поющие пески» и объявлена памятником природы.
]т
1.2. Возможные причины «пения» песка по мнению ученых
Различают два вида звучащих песков: «гудящие» и «свистящие» [5]. Они отличаются длительностью звука и условиями, необходимыми для появления звука. «Свистящие» пески наиболее распространены. Они издают короткие звуки. Встречаются такие пески на морских побережьях, на берегах рек и озер. «Гудящие» пески - более редкое явление. Услышать их можно только глубоко в пустыне. Осыпаясь лавинами, такие пески издают громкий звук, длящийся обычно несколько секунд, но иногда и до 15 минут.
Считается, что одно из условий «гудения» песка - это низкая влажность песчинок. Сухой песок пустынь может «гудеть». Свист также возникает только в сухом песке, но для возникновения звука необходимо другое условие - периодическое промывание свистящего песка водой.
Следующей отличительной особенностью «поющих» песков считается его однородный состав и размерность частиц. «Звучащие» частицы состоят из кварца и чаще всего имеют форму, близкую к сферической, с гладкой, либо слегка шершавой поверхностью [5]. При трении песчинок такой формы возникает звук.
Рис. 1. «Поющие» пески Атарской луки в Лебяжском районе
Лауреаты XXV Всероссийских юношеских Чтений имени В.И. Вернадского
б)
г)
Рис. 2 . Фотоизображение проб № 1 - 4, сделанное с помощью микроскопа
Некоторые исследователи полагают, что причина «пения» песка заключена в движении воздуха в промежутках между песчинками. Другие ученые полагают, что звуки вызываются электризацией песка [6]. Существует также мнение, что звучание песчинок связано с тонким налетом на них соединений кальция и магния. Многие из «поющих» песков замолкают в лабораториях, где их пытаются заставить «петь».
Единый ответ на вопрос: «Почему "поют" пески?» до сих пор не найден.
2. Практическая часть
Для знакомства с «поющими» песками был совершен поход к «поющим» пескам возле заброшенного села Атары на территории Лебяжского района (рис. 1). Пески действительно «поют» и издают скрипящий звук при движении по ним. Во время нашего пребывания в течение трех дней погода менялась. После прохождения дождя песчинки «молчали». Но после высыхания на ярком солнце днём песок начинал «петь» вновь. Значит, высказывание о том, что для «пения» пески должны быть сухими и должны промываться от глинистых частиц и грязи, — действительно одно из условий «пения» песка. Но на планете много мест, где песок промывается водой, однако он не «поет». Значит, должна быть другая причина или причины для возникновения звука при передвижении по песку.
Из электронных ресурсов [7] мне было известно, что атар-ский песок состоит из мелкозернистых частиц горного хрусталя и молочного кварца. Но из кварца состоит большинство песков. Чем же отличается «поющий» песок от других песков в нашей области и за ее пределами?
Во время нашего семейного похода я взяла небольшое количество песка для дальнейшего исследования уже в лабораторных условиях. Для сравнения с атарским были подготовлены еще три пробы песка. Для простоты изучения каждой пробе присвоен свой порядковый номер:
1 — песок с берега реки Чепцы (район города Кирово-Чепецка);
2 — песок с берега реки Камы (район города Пермь);
3 — песок с побережья Индийского океана (остров Боду Финолу (Мальдивы));
4 — песок с берега реки Вятки (район бывшего села Атары).
Чтобы разглядеть песчинки более подробно, с помощью
микроскопа были сделаны фотографии всех проб в масштабе 1:30, т.е. все песчинки увеличены в тридцать раз (см. рис. 2). Благодаря этим фотографиям появилась возможность увидеть форму и размеры песчинок. Проба с атарским песком отличается от остальных проб тем, что песчинки имеют почти одинаковый размер и имеют форму, очень близкую к сферической. В
а)
в)
Островская Амина
трёх других пробах наблюдается большая разница в размерах песчинок. Сами песчинки имеют либо неправильную форму многоугольника с острыми углами, либо овальную форму, отличающуюся от сферической (круглой).
Следовательно, можно сказать, что предположение ученых о форме песчинок «поющего» песка, близкой к сферической, с гладкой или слегка шероховатой поверхностью, подтвердилось при осмотре атарского песка под микроскопом. После этого появилось желание сравнить атарский песок с другими пробами «поющего» песка.
Для этого я поставила перед собой цель собрать еще 4 пробы «поющего» песка из тех мест, которые стали мне известны из интернет-источников [8], [9], [10]: с побережья Кольского полуострова (село Кузомень, Терский район Мурманской области), с песчаной косы между Тудозером и Онежским озером, с пляжа Карон и пляжа Найтон (остров Пхукет, Таиланд). Для достижения поставленной цели я либо использовала «теорию шести рукопожатий» [11], либо просто звонила и писала людям с просьбой выслать песок для проведения исследования.
За два месяца я собрала коллекцию из пяти проб «поющего» песка. Пробу песка с побережья реки Варзуги (рис. 3) в месте впадения ее в Белое море я смогла получить, связавшись с жительницами сел Варзуга и Кузомень (Мурманская область). Пробу песка с песчаной косы между Тудозером и Онежским озером я смогла получить, связавшись с известным блоггером-путешественни-ком Николаем Донцовым и директором турбазы «Вытегория» (Вологодская область) Гостинщиковым Андреем (рис. 4) . Пробы песка из Таиланда у меня появились благодаря работникам туристической компании «Эль-Тур» (г. Киров).
Все пять проб «поющего» песка, а также три пробы простого песка, были сфотографированы с помощью более современного микроскопа в производственной лаборатории химического предприятия. Изображение песчинок увеличено примерно в сто раз. Получив фотоизображение всех восьми проб, я поняла, что предположение ученых о сферической форме песчинок, с гладкой или слегка шероховатой поверхностью не подходит для всех проб «поющего» песка. Например, на фотографиях с пробами песка из Таиланда (рис. 5) среди песчинок встречаются такие, которые имеют практически прямоугольную форму и шероховатую поверхность. А песчинки в пробе песка с побережья реки Варзуги (рис. 6) имеют различную размерность (от очень мелких до более крупных песчинок). В целом, по моему мнению, только проба атар-ского песка подходила под описание, которое употребляют ученые при характеристике «поющих» песков. Из этого можно сделать вывод, что не всегда форма и гладкость поверхности песчинок являются определяющей причиной для звучания песков, как это утверждают ученые [5].
Рис. 3.
Кузоменьские пески
Рис. 4. Семья Гостинщи-ковых при отборе пробы песка с песчаной косы между Тудозером и Онежским озером
Рис. 5. Фото пробы песка с пляжа Карон (Таиланд). Проба № 7
Рис. 6. Фото пробы песка с побережья реки Варзуга (село Кузомень) . Проба № 5
Рис. 7. Результаты замера электризации песка с помощью электрометра
Лауреаты XXV Всероссийских юношеских Чтений имени В.И. Вернадского
Для подтверждения предположения ученых о такой причине «звучания» песков, как их электризация, проведен опыт с электрометром для шести проб песка (в пробах из Таиланда количество песка недостаточное). В ходе опыта в шар электрометра по стеклянной воронке скатывалось одинаковое количество песка из каждой пробы. При попадании песка в шар по отклонению стрелки были сделаны выводы о степени электризации песка: для проб с «поющим» песком электризация оказалась выше, чем для обычного песка (рис. 7). Исключение составил песок из Мурманской области. Его электризация оказалась самой низкой. Причиной этому может служить присутствие в песке как пылеватых частиц, так и маленьких камешков, т.е. размерность частиц неоднородна. Также удивил песок с реки Камы, который показал также достаточно высокую степень электризации.
За время проведения исследования я попробовала найти подтверждение предположениям ученых о причинах звучания песка всеми имеющимися в моем распоряжении средствами (электронный микроскоп, электрометр). После этого я решила составить таблицу с условиями окружающей среды в месте нахождения участков «поющего» песка, предполагая, что, возможно, условия окружающей среды могли повлиять на появление в природе «поющего» песка. Для этого для всех пяти проб была найдена следующая информация (табл. 1):
- климат района расположения участков с «поющим» песком;
- ежегодное количество осадков;
- генетический тип четвертичных отложений в районе нахождения песка и почвенный покров;
- природная зона и тип растительности, произрастающей вблизи участков с «поющим» песком.
Пробы песка с двух пляжей Таиланда рассматривались как одна в виду территориальной близости (« 25 км). Согласно проведенному анализу, среди проб не оказалось двух, для которых условия окружающей среды были близкими. Из этого я сделала вывод, что «поющие» пески — не просто уникальное явление в природе, но и каждый из них уникален по-своему. Данное явление природы нужно сохранить независимо от местоположения песчаных участков.
Заключение
Проведенное исследование позволило выяснить, что на Земле есть пески, издающие специфические звуки. Была проведена попытка найти подтверждение высказываниям ученых о причинах «пения» песков как с помощью инструментальных исследований, так и с помощью проведения сравнительного анализа условий окружающей среды, которые могли бы повлиять на появление в природе уникальных участков «поющих» песков.
Островская Амина
Таблица 1. Сравнительная характеристика проб песка
Онежское озеро Кузомень Атары Остров Пхукет
Почвенный покров подзолистые подзолы иллюви-ально-гумусовые (гумусово-железистые) Светло-серые лесные красно-желтые ферраллитные
Климат Умеренно-континентальный. Среднегодовая температура +3,4°С Субарктический. Среднегодовая температура +0,5°С Умеренно-континентальный. Среднегодовая температура +2,6°С Тропический муссонный. Среднегодовая температура +28,1°С
Количество осадков, мм 688 505 550 2316
Генетический тип четвертичных отложений Ледниковый gIII4 Эоловый vH Аллювиальный aH Делювиальный d
Природные зоны и типы растительности Тайга. Среднетаеж-ные темнохвойные леса из Picea excelsa Тайга. Северотаежные темнохвойные леса из Picea excelsa Тайга. Южнотаежные темнохвойные леса из Picea excelsa Влажные тропические леса. Влажнотропи-ческие вечнозеленые леса сложного состава (с обилием семейства Dipterocarpaceae)
Согласно полученным результатам ни одна из рассматриваемых причин не подходит полностью для всех проб «поющего» песка, которые принимали участие в исследовании.
В дальнейшей своей работе я планирую познакомиться с «гудящими» песками, которые характерны для засушливых районов Земли (Казахстан, Египет). Планирую найти отличия между «гудящими» и «свистящими» песками. А «теория шести рукопожатий» поможет мне в этом. щ
Список литературы:
1. География// Поющие пески и камни. Режим доступа: http:// geographyofrussia.ru/poyushhie-kamni-i-peski/, свободный. - Заглавие с экрана.
2. Школа жизни.ги// Что такое поющие пески. Режим доступа: http:// shkolazhizni.ru/archive/0/n-19668/, свободный. - Заглавие с экрана.
3. Ufolog.ru// Тайны «поющих гор». Режим доступа: http://www. ufolog.ru/publication/3544/, свободный. - Заглавие с экрана.
4. Интернет издание «Новая пресса»// А вы слыхали, как поют ...пески? Режим доступа: http://www.new-pressa.ru/content/view/1205/1/, свободный. - Заглавие с экрана.
5. Наука и жизнь//Песок сухой, влажный и звучащий. Режим доступа: http:// www.nkj.ru/archive/articles/9442/, свободный. - Заглавие с экрана.
6. Интересные статьи//Поющие пески - уникальный природный феномен. Режим доступа: http://thoughts-about-life.ru/interesnie-zagadki-chelovechestva/poyushhie-peski-unikalnyj-prirodnyj-fenomen, свободный. - Заглавие с экрана.
Лауреаты XXV Всероссийских юношеских Чтений имени В.И. Вернадского
7. Тонкости туризма// «Поющие пески» у деревни Атары. Режим доступа: https://tonkosti.ru/%C2%AB%D0%9F%D0%BE%D1%8E%D1
В8%С2%ВВ_%^1%83_%^0%В4%^0%В5%^1%80%^0%В5%^0%В
свободный. - Заглавие с экрана.
8. Гиперборейская Академия Наук// Аметистовые берега или ГАН на Терском. Режим доступа: http://kolaborea.ru/index.php/publikatsii/ stati/213-chto-ty-takoj-terskij, свободный. - Заглавие с экрана.
9. Турбина.ру//Озеро Туд, озеро Там, озеро Сям. Режим доступа: http://turbina.ru/guide/Tudozero-(ozero)-Rossiya-137200/Otzyvy/ Tchto-delat-dostoprimetchatelnosti/Priroda/3/0/Kosa-mezhdu-Tudozerom-i-Onezhskim-ozerom-52287/Otzyv/Ozero-Tud-ozero-Tam-ozero-Syam-81150/, свободный. - Заглавие с экрана.
10. Путеводитель по Пхукету//Все пляжи Пхукета. Режим доступа: https:// rino4ka.ru/content/plyazhi-phuketa, свободный. - Заглавие с экрана.
11. Википедия//Теория шести рукопожатий . Режим доступа: https:// ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B
D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%B6%D0%B0%D1 %82%D0%B8%D0%B9, свободный. Заглавие с экрана.
Комментарий специалиста
Е.М. Гурвич, к.г.-м.н., руководитель специализации «Геология и минералогия» ГБОУ Школа №1553 имени В.И. Вернадского
Автор заинтересовался очень интересной и пока еще не решенной проблемой. Он провел изучение образцов поющих песков из разных природных областей и песков, которые «не поют». Изучал размер песчинок, их окатанность, состав и электрические свойства. Из замечаний, а скорее пожеланий к будущим работам, можно отметить следующие:
1. При изучении и сравнении песков важно провести гранулометрический анализ: просеять пески через колонку почвенных сит - они часто имеются в школах, а если нет, то в по-чвенно-агрономических или геологических организациях. Пробы просеивают и определяют вес частиц, оставшихся на каждом из сит, высчитывают % от веса всей пробы этих фракций с каждого сита и затем строят диаграммы или графики, лучше всего в программе Ехсе1, но можно и на миллиметровой бумаге. Тогда Вы будете знать и сравнивать уровень сортированности песков увереннее и точнее.
2. Вы написали, что «поют» сухие пески. Автор рецензии сталкивался с влажными «поющими песками». Утверждать, что пески сухие, можно только проверив влажность. Чтобы это сделать, нужно взвесить пробу отобранного песка и затем посушить его в тени на воздухе (на улице или в доме, но не на батарее), взвесить после сушки. Вы получите материал для сравнения песков по влажности. Если будете взвешивать в мешочках, не забудьте взвесить и мешочек до того, как поместите туда пробу и после сушки.
3. Было бы очень интересно с каждого места взять пробу не только с поверхности, но и с некоторой глубины. Будет ли разница? Некоторые считают, что различие во влажности и плотности верхнего и более нижнего слоя создает при движении скольжение верхнего слоя по более плотному нижнему, и песок приморский, приозерный - «поёт».
