Dit zand zingt zo hard dat je het kilometers verderop hoort

Je laat een handvol zand door je vingers glijden en hoort bijna niets. Op een steile woestijnduin kan een schuivende zandlaag juist een dreun veroorzaken van meer dan 105 decibel, luider dan een grasmaaier. Miljoenen korrels botsen dan tegen elkaar. Daarmee is nog niet verklaard waarom het geluid bij sommige duinen zo krachtig wordt. Onderzoekers kijken daarom naar de korrels en de duin waarin ze bewegen.

Een duin kan 15 minuten blijven dreunen

Het geluid heeft een opvallend lage toon. De dreun zit tussen 70 en 105 hertz. Daarboven klinken hogere tonen mee. Het blijft soms zo’n 15 minuten doorgaan. Je hoort dus geen korte plof als het zand verschuift, maar een geluid dat aanhoudt zolang de duin blijft dreunen.

Hoe hard dat kan zijn, mat onderzoeker Stéphane Douady. Hij kwam uit op ongeveer 110 decibel, dicht bij de menselijke pijngrens van 120 decibel. Zijn vergelijking maakt duidelijk waarom zo’n duin ook van dichtbij indruk maakt:

‘Het is ongeveer 110 decibel, net zo luid als de motoren van een vliegtuig dat vlak boven je overvliegt.’ Onderzoeker Stéphane Douady

Het geluid houdt mensen al eeuwen bezig. Marco Polo, keizer Baber en Charles Darwin schreven over duinen die geluid maakten. Zij konden horen dát het gebeurde. Om te begrijpen waarom de ene duin zacht klinkt en de andere buldert, moesten onderzoekers het zand en de duin zelf meten.

Korrels van vergelijkbare grootte

Bij zand dat hard dreunt, zijn de korrels doorgaans ongeveer even groot. In onderzoek van Caltech maten onderzoekers gemiddelde korreldiameters tussen 0,26 en 0,38 millimeter. Het gemiddelde kwam uit op 0,31 millimeter, met een spreiding van 0,07 millimeter. Het gaat dus om kleine verschillen die je met het blote oog nauwelijks kunt zien.

Dat bracht onderzoekers op het idee dat vooral de korrelgrootte de toonhoogte bepaalde. De korrels leveren het geluid ook echt doordat ze tijdens het schuiven tegen elkaar botsen. Maar bij latere metingen bleek hun doorsnee onvoldoende om de lage dreun te verklaren. De duin doet zelf mee.

Voor een flinke dreun moet de bovenste zandlaag kunnen schuiven. Dat gebeurt op de steile helling van een duin, waar een zandlawine op gang komt. De botsende korrels brengen het zand aan het trillen. Hoe dat geluid zich daarna door de duin verplaatst, blijkt minstens zo belangrijk als de maat van de korrels.

De duin leidt het geluid

Veldonderzoek van Caltech liet zien wat er onder het oppervlak gebeurt. Bij een duin die in de zomer goed dreunde, was de losse buitenlaag ongeveer 1,5 meter dik. In die laag reisde het geluid langzamer dan in de lucht erboven en het zand eronder. Daardoor kon het geluid zich door de buitenlaag verplaatsen en versterken.

Zo’n laag werkt als een geluidsgolfgeleider en houdt de geluidsgolven als het ware op weg door de duin. De dikte en opbouw van het zand helpen daardoor de toonhoogte te bepalen. Dat verklaart waarom onderzoek naar alleen losse korrels een deel van het verhaal miste, ook al maken juist die korrels de eerste trillingen.

Aan onze kust hoor je een andere versie

De Kelso Dunes in de Mojave-woestijn zijn een bekend voorbeeld van duinen met een diepe dreun. Ook in de Sahara en in Marokko komt dat geluid voor. Op sommige stranden in Nederland en België kun je eveneens zingend zand horen, maar daar gaat het om een veel zachter geluid. Het klinkt eerder als fluiten of piepen.

Droge, fijne zandkorrels kunnen dat kustgeluid veroorzaken. Je merkt het vooral als het om je heen stil is; het draagt niet kilometers ver zoals de dreun van sommige grote woestijnduinen. Wie aan de Nederlandse kust naar zingend zand wil luisteren, zoekt dus naar een subtiel geluid dicht bij de grond.

Over de studie

Nathalie Vriend onderzocht het dreunende zand als promovendus aan Caltech. Voor het veldonderzoek werkte ze samen met collega’s. De onderzoekers vergeleken metingen van de zandkorrels met metingen in de duin zelf. Dat werk bouwde voort op eerder onderzoek waarin vooral de grootte van de korrels centraal stond.