Цивилизация
Известно, что представители семейства летучих рыб могут оставаться в воздухе до 40 секунд и преодолевать расстояние порядка 400 метров со скоростью 70 км/час. Если представить себе эту рыбу в полете, то нетрудно понять инженера-механика из Национального университета в Сеуле по имени Хэчхон Чхой, который, читая книгу своим детям и встретив там летучую рыбу, задумался над тем, почему она так хорошо «летает».
Своими раздумьями Чхой поделился с коллегой по имени Хьюнмин Пак — в результате получилась серьезная научная работа.
Об исследовании рассказывается в журнале The Journal of Experimental Biology.
Для того чтобы получить ответ на интересующий их вопрос, ученые решили исследовать летучую рыбу в аэродинамической трубе. Но тут же они столкнулись и с первыми трудностями: добыть образец летучей рыбы, которую все любители японской кухни и роллов «Калифорния» в частности знают под названием «тобико», оказалось непросто. <2>Так, попытка купить образец для исследования на всемирно известном рынке Цукидзи, который находится в Японии, в центральной части Токио, успехом не увенчалась. На выручку пришла Национальная федерация рыболовецких кооперативов Кореи, которая поймала для исследователей 40 летучих рыб. Чхой и Пак отобрали пять одинаковых по размерам образцов и передали их в Корейский научно-исследовательский центр морских животных, где из рыб были сделаны чучела для исследований в аэродинамической трубе.
У разных образцов были оставлены плавники разной длины, чтобы определить, какую функцию они выполняют при «полете» летучей рыбы.
Ученые смоделировали полет летучей рыбы в аэродинамической трубе, измеряя с помощью специальных датчиков силу и давление, оказываемое на плавники рыбы.
В ходе исследований было определено аэродинамическое качество летучей рыбы — отношение расстояния, которое образец преодолел по горизонтали в ходе «полета», к потере высоты — и его зависимость от угла наклона «полета» (этот параметр менялся в диапазоне от -15 до +45 градусов). Оказалось, что аэродинамическое качество является наибольшим, если рыба перемещается практически параллельно поверхности океана. В этом положении у рыб наблюдался и наиболее стабильный вращательный момент. При этом в водной среде (что ученые установили путем испытаний в бассейне) летучие рыбы с плавниками продемонстрировали параметры, обеспечивающие наилучшую степень маневренности.
То есть летучие рыбы отлично приспособлены к тому, чтобы быстро перемещаться в двух средах — воздушной и водной.
Известно, что многие моряки, наблюдая за летучими рыбами с палубы корабля, утверждали, что видят, как «рыба машет крыльями, словно стрекоза или птица». <4>Ученым было давно известно, что «крылья» летучих рыб при полете сохраняют фиксированное положение — по-видимому, меняется лишь угол наклона плавников, что позволяет рыбе несколько изменять направление полета. В ходе работы Чой визуализировал воздушные потоки вокруг плавников летучей рыбы и ее тела. В ходе «полета» ученые обнаружили струи воздуха, направленные с ускорением назад вдоль тела рыбы. Ученые объясняют это тем, что пара больших плавников спереди и маленький брюшной плавник сзади ускоряют воздушный поток.
Этот поток позволяет рыбе увеличить аэродинамические свойства так, чтобы преодолеть большее расстояние в ходе планирования.
Теперь в планах ученых сконструировать самолет, используя обнаруженные ими эффекты, позволяющие летучей рыбе так хорошо перемещаться в воздухе.