החולות השרים: דיונות שמשמיעות תו מוזיקלי לקילומטרים
החליקו במורד הפן התלול של הר החול שבנבאדה בצהרי יום קיץ יבש, וההר כולו ישיב לכם. למשך כמה שניות משמיע המדרון תו עמוק ואורגני שכמו עולה מן האדמה ונתלה באוויר, נמוך דיו כדי לרטוט בצלעות. הצמידו כף יד אל החול ותחושו את הקול לא פחות משתשמעו אותו, פעימה איטית שעולה דרך הגרגרים אל תוך היד. המטיילים שבים תמיד לאותן השוואות: נהמה, יבבה, צ'לו רחוק, מטוס פרופלור נמוך החולף אי-שם מתחת לקו האופק. הדיונה שרה, והיא מטרידה נוסעים כבר שבע מאות שנה לפחות.
אי-שם סביב שנת 1275, בחצותו את דיונות באדאן ג'ראן בשולי מדבר גובי, תיאר מרקו פולו מדבר שנראה מאוכלס. האוויר, כתב, התמלא בקולות של כלי נגינה, תופים ושקשוק צבאות בלתי נראים. נוסעי זמנו תלו זאת ברוחות החול, שנאמר כי הן קוראות לאדם בשמו הרחק מן השיירה. פולו לא היה הכרוניקן היחיד שהעלה את הקול על הכתב. סופרים ערבים מימי הביניים, כותבי דברי ימים סיניים ונוודי מדבר בשלוש יבשות הותירו את אותה עדות ממש, איש איש בלשונו.
שש מאות שנה מאוחר יותר, בעלותו לחוף בצ'ילה במסע ה'ביגל', רשם צ'רלס דרווין את אותה תדהמה. מודיעיו תיארו גבעה שואגת שכינו אל ברמדור, השואגת, שנאמר כי היא משמיעה קול בכל פעם שמפריעים לחול. כמו פולו, גם דרווין דיווח על דבר שהמקומיים ראו בו תכונה רגילה של הנוף ולא פלא.
התופעה מתועדת כיום בכ-35 אתרי מדבר. ביניהם דיונות קלסו ודיונות יוריקה שבקליפורניה, הר החול שבנבאדה, מגה-דיונות באדאן ג'ראן שבסין ודיונות החוף של עומאן. בכל אחד מן המקומות האלה חוזר אותו מתכון בסיסי: דיונה גדולה בעלת פן תלול, מזג אוויר יבש וחול פני שטח רופף.
הקלטות מודרניות הפכו את סיפור הנוסעים לאוסף של מספרים. דיונה רועמת מפיקה נהמה מתמשכת שיכולה להחזיק דקות ולנדוד קילומטרים. היא בנויה סביב תו דומיננטי אחד, לרוב בין 70 ל-105 הרץ, ומעליו הרמוניות עמומות יותר. סמוך למדרון הקול יכול לעבור 100 דציבל, חזק דיו כדי להטביע שיחה, ומכאן שצופים קדומים נזקקו לצבאות ולכלי נגינה כדי לתאר אותו. המכשירים מאשרים את הרושם: זהו תו מוזיקלי של ממש, שמפיקים גרגרים רופפים ולא דבר מלבדם. אין כאן גרון, אין מיתר, אין לשונית ואין צינור. חול חוף הוא תופעה נפרדת וקטנה יותר, החריקה הגבוהה והקצרה מתחת לרגל שכמה חופים מפיקים. רעם הדיונה העמוק נדיר יותר, חזק יותר ומוזר בהרבה.
הקול מתחיל כשחול מתמוטט במפולת במורד הפן התלול והמוצל של דיונה גדולה, גרגרים רופפים גולשים מעל מצע מוצק יותר שתחתיהם. במשך זמן רב השאלה הקשה לא הייתה עוצמת הקול אלא הקוהרנטיות שלו. מיליוני גרגרים מתגלגלים כל אחד לעצמו, ובכל זאת יחדיו הם מפיקים תו צלול אחד ולא לחישה חסרת צורה; מפולת חצץ שואגת, היא אינה מהמהמת. המדידות מצביעות על סנכרון. הגרגרים נכנסים לקצב אחיד ורוטטים בתאם, כך ששטח שלם של פני הדיונה פועם יחדיו כמו קרום של רמקול ענק ודוחף את האוויר בקצב. על כך, לפחות, מסכימים כיום רוב החוקרים.
עבודת המעבדה שבאה לאחר מכן היא המקום שבו התיעוד נעשה מדויק. הפיזיקאים הצרפתים סטפן דואדי וסימון דגואה-בוהי הקליטו שתי דיונות שונות מאוד: אחת סמוך לטרפאיה שבמרוקו, שהמהמה תו נקי סביב 105 הרץ, ואחרת סמוך לאל-אשח'ארה שבעומאן, שרק נהמה על פני מרחב תדרים מרוח. הם נשאו את חול עומאן חזרה למעבדתם בפריז והריצו אותו במורד מגלשה מבוקרת. כשסיננו רצועה צרה של גרגרים בגודל 200 עד 250 מיקרון בערך, שר החול הרועש תו צלול. גרגרים אחידים נתנו גובה טהור; גדלים מעורבים נתנו בליל. הם דיווחו שהתדר עוקב אחר קצב הגזירה של השכבה הזורמת וגדל עם קוטר הגרגר, כך שחול גס יותר שר נמוך יותר.
במכון קלטק בילו נטלי פריינד ומלאני האנט עונות שלמות במדידת הדיונות הרועמות של קליפורניה בעזרת גאופונים שהוטמנו במדרון. נתוני השדה שלהן הראו שתדר הרעם אינו עוקב אחר קוטר הגרגר. במקומו הציעו ששכבה של כמה עשרות סנטימטרים של חול פני שטח יבש ורופף, המונחת מעל חול לח ומוצק יותר, פועלת כמוליך גלים טבעי: תעלת תהודה שעומקה ומהירויות הגל בתוכה קובעים את התו, כשם שאורכה של צינור עוגב קובע את גובהו. מתחת לתדר סף, אמרו, אין קול יכול להתפשט כלל, וזה יסביר מדוע דיונה חייבת להגיע לגודל מסוים לפני שתרעם. המודל גם הסביר נדידה עונתית, שכן השכבה הלחה עולה ויורדת עם העונות ועומק התעלה משתנה עמה. מאמרן מ-2007 נשא את הכותרת 'פותרים את חידת הדיונות הרועמות'.
תוך חודשים פרסם פיזיקאי שלישי, ברונו אנדראוטי מפריז, הערה רשמית באותו כתב עת שחלקה כמעט על כל צעד. הקלטות השדה שלו עצמו, שנעשו בהורדת מפולות במורד דיונות במרוקו, הובילו אותו לטעון שתדר הרעם נקבע בידי קצב הגזירה בפני השטח הזורמים עצמם. התנגשויות בין גרגרים, כתב, מעוררות גלים אלסטיים שרצים לאורך ראש הדיונה ואז מוזנים חזרה כדי לסנכרן את אותן התנגשויות שיצרו אותם, לולאה מזינה את עצמה שכינה 'נעילת מוד גל-חלקיק'.
ב-2012 נוספה לתיעוד עובדה קשה נוספת. דגואה-בוהי, דואדי ועמיתיהם שפכו חול שר במורד מגלשה על לוח מעבדה קשיח וגרמו לו לרעום בלי דיונה, בלי שכבה לחה קבורה ובלי שום מוליך גלים תחתיו. מאמרם נשא את הכותרת 'מפולות חול שר בלא דיונות'.
לצד הפיזיקה עוברת רשימה של תנאים מתועדים היטב. השירה דורשת גרגרים ממוינים היטב, מעוגלים ומלוטשי סיליקה, ויש חוקרים המצביעים על שכבת לכה דקה של ברזל וג'ל סיליקה על פני כל גרגר. מעל הכול היא דורשת יובש. מעט רטיבות גורמת לגרגרים להיצמד זה לזה והתו גווע. אותה דיונה שרועמת בחום יבש נאלמת לאורך חורף לח ומוצאת שוב את קולה כשהחול מתייבש. הרטיבו דגימה שרה במעבדה והיא תיאלם; ייבשו אותה והתו ישוב. ידועים מקרים שבהם דגימה שהובאה הביתה מדיונה רועמת איבדה את קולה לחודשים ואז השיבה אותו.
מסקנות ושאלות פתוחות
שלושה הסברים מונחים על השולחן, וכל אחד מהם מתאים לחלק מן הראיות ומועד על השאר.
הראשון, שהציעו דואדי ודגואה-בוהי, גורס שהתו כתוב בתוך הגרגרים עצמם, ונקבע בידי גודל הגרגר וקצב הגזירה של השכבה הזורמת. חוזקו בכך שהוא נייד: שפכו את החול הנכון בכל מקום והוא אמור לשיר, עם דיונה או בלעדיה, וזה בדיוק מה שהראו ניסויי המגלשה בפריז. חולשתו היא שעל דיונות אמיתיות סירבו מדידות קלטק הקפדניות להתיישר עם קוטר הגרגר.
השני, שהציעו פריינד והאנט, גורס שגובה הצליל נקבע בידי תעלת תהודה רדודה של חול יבש מעל חול לח. הוא מסביר יפה את הנדידה העונתית של התו ומדוע דיונה חייבת להגיע לגודל מסוים לפני שתרעם. חולשתו היא תוצאת 2012: מפולת על לוח קשיח רעמה בלי דיונה ובלי שכבה לחה תחתיה. גם דיווחי שדה שלפיהם התו כמעט אינו משתנה בלי קשר לאופן שבו מפעילים את המפולת מתיישבים בקושי עם סיפור תהודה טהור.
השלישי, שהציע אנדראוטי, גורס שפני השטח השרים מכווננים את עצמם מדינמיקת הזרימה ולא ממבנה תת-קרקעי כלשהו. הוא חוצה את ההפרש ומתאים לחלק ניכר מנתוני השדה, אך הוא הקשה ביותר מבין השלושה לבדיקה נקייה, והוא לא כבש את המחנות האחרים.
יש הטוענים ששלושתם אוחזים בחלקים של אותה חיה: המפולת המסונכרנת יוצרת את הקול, והמבנה הרדוד, היכן שהוא קיים, צובע אותו. זו הייתה פשרה מסודרת, אך איש לא תפר עדיין בנקיות את ניסוי המעבדה אל המדבר, והתפר הזה עודנו פתוח.
מתחת לוויכוח שוכנת שאלה עתיקה יותר שאף מחנה לא סגר. מדוע דיונה אחת שרה בעוד שכנתה, שהקימה אותה אותה רוח מאותו מחצב גרגרים, נותרת אילמת? היובש נראה מכריע, ובכל זאת שום מחקר מפורסם לא מיפה את מיקרו-האקלים של הדיונות האילמות מול השרות. תיאוריה אחת גורסת שהנדירות האמיתית טמונה פחות בחול ויותר ברצועת מזג האוויר הצרה שמעליו, ואם כך גבעה אילמת עשויה לשאת חול מוכשר לחלוטין ולהיות מרוחקת בצורת ארוכה אחת בלבד מרעם. הרעיון ניתן לבדיקה, וככל שמראה הספרות המפורסמת הוא לא נבדק.
את השאלות הפתוחות קל למנות וקשה לענות עליהן. האם דיונת חוף בעומאן ומגה-דיונת מדבר בסין הן בכלל אותו כלי נגינה, או ששתיהן שרות מסיבות שונות באמת שהחוקרים מנסים לדחוס תחת חוק אחד? מדוע התו אינו רגיש כמעט לאופן שבו מתחילה המפולת? איזה תפקיד, אם בכלל, ממלא ציפוי הברזל וג'ל הסיליקה? ומדוע דגימה בצנצנת מסוגלת לאבד את קולה לחודשים ואז להשיב אותו?
האגדה והמעבדה נפגשו באמצע הדרך בלי ממש ללחוץ ידיים. המדבר אינו רדוף רוחות, והפלא שהטריד את מרקו פולו מסתכם בגרגרים, בגזירה ובתהודה. אך זו תעלומה פתורה מסוג מוזר, שבה החוקרים יכולים לזמן את הקול לפי דרישה מדלי חול מסונן, ועדיין אינם מסכימים מה בדיוק הם שומעים.