Сила хвоста дельфина в 10 раз больше, чем считали раньше. Исследования показали, что максимальная сила дельфиньего хвоста составляет 1800 Н. Именно это позволяет ему развивать крейсерскую скорость.
Дельфины – самые быстроходные морские млекопитающие, они могут развивать скорость до 35 км/ч. Еще в 1936 году британский зоолог сэр Джеймс Грей (Sir James Gray ) пытался разобраться в том, как они это делают в воде. Он пришел к выводу, что животные не могут развивать своей мускульной силой такое ускорение, которое позволяет им преодолевать сопротивление воды. Однако вопреки всем физическим законам они делают это. Этот парадокс получил название «парадокс Грея».
В течение более 70 лет «парадокс Грея» вызывал споры, догадки, спекуляции – в общем, не давал покоя ученым. Для его объяснения предлагались различные гипотезы. Самая распространенная утверждала, что все дело в коже дельфинов, которая имеет уникальное строение, гасящее сопротивление воды. Не так давно японские исследователи из Киотского Института получили очередное подтверждение этой гипотезы с использованием новых технологий. Они провели детальное компьютерное моделирование движения потока воды по коже дельфина. Оказалось, что помимо мягкости кожа дельфинов обладает свойством создавать микрозавихрения воды вдоль тела, которые уменьшают трение при движении. Предлагается использовать подобный принцип в строительстве субмарин и кораблей.
Тем не менее даже особое строение кожи не может до конца объяснить такую быстроходность дельфинов. И вот теперь можно считать, что «парадокс Грея» разрешен. Профессор Тимоти Вей (Timothy Wei), декан Инженерной школы Политехнического института Ренселье (Rensselaer`s School of Engineering Rensselaer Polytechnic Institute) в Нью-Йорке, руководитель исследования, утверждает: «Я думаю, мы впервые можем сказать, что загадка разгадана. Ответ простой и короткий: дельфины на самом деле намного сильнее, чем мог вообразить себе Грей и большинство прочих людей». Тимоти Вей представил результаты работы своей команды на конференции Американского физического общества, на секции движения жидкостей в Сан-Антонио, штат Техас (61st Annual Meeting of the American Physical Society (APS) Division of Fluid Dynamics, San Antonio, Texas).
Для изучения движения дельфинов ученые применили новый метод, что во времена Грея не было возможным. Этот метод позволил измерить силу, которую дельфин генерирует в своем хвосте. Вей модифицировал и комбинировал технологию измерения силы, применяемую в аэрокосмических исследованиях, и цифровую видеотехнологию измерения скорости (Digital Particle Image Velocimetry), которая позволяет получить до 1000 видеокадров в секунду.
Вей записал движение двух бутылконосых дельфинов под именами Примо и Пука в то время, как они проплывали через толщу воды, насыщенной множеством крошечных воздушных пузырьков. Затем он использовал компьютерную программу, чтобы проследить движение пузырьков. Разноцветные изображения показывают, с какой скоростью и в каком направлении движется вода вокруг и позади тела дельфина. Эти измерения ученые использовали для того, чтобы точно вычислить силу, которую генерирует дельфин.
Вей также использовал эту технологию, чтобы снять дельфина в момент, когда он, стоя на хвосте, перемещается по воде, удерживаясь вертикально короткими сильными движениями хвоста. Этот трюк обычно демонстрируют посетителям дельфинариев.
Результаты показали, что хвост дельфина при ударе генерирует силу, равную в среднем 890 Н (ньютон, или кг х м/c2). Это в 10 раз большая сила, чем предполагал Грей. Максимальная сила, которую может генерировать хвост дельфина, составляет около 1800 Н. Для сравнения, олимпийские чемпионы по плаванию, по словам Вейна, развивают максимальную силу в 310 Н. Он знает это совершенно точно, так как работал с американскими пловцами в течение нескольких лет, используя эту «пузырьковую технологию», чтобы понять, как тела пловцов взаимодействуют с водой и как можно улучшить их результаты. А затем Вейн расширил поле применения своего метода, перейдя от пловцов к дельфинам.
На следующем этапе Вейн собирается исследовать гидродинамику других водных животных, чтобы оценить, как разные виды эволюционировали, совершенствуя свои плавательные навыки.
