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研究找到灰鲭鲨游得最快的秘密

2019-3-14 环球解密

素有“海洋猎豹”之称的灰鲭鲨(Mako shark)在水中的速度可达到每小时70~80英里,是世界上游速最快的鲨鱼。阿拉巴马大学(University of Alabama)的研究者找到了它们能够游得这么快的一个主要原因。


据科技艺术(Ars Technica)网报道,这项由阿拉巴马大学的工程师Amy Lang引领的研究,利用粒子图像测速技术,在实验室环境中,测量水在灰鲭鲨皮肤样本上流动的速率。

摸过的鲨鱼的人可能知道,如果顺着头往尾部抚摸感觉鲨鱼皮十分光滑,但是反方向则像砂纸一样粗糙。这是因为鲨鱼皮上有很小的半透明鳞片,每个约0.2毫米,它们坚硬如人们的大牙,覆盖鲨鱼的全身,就像鲨鱼的一件天然“盔甲”。

在鲨鱼游动的时候,这些鳞片可根据水流的方向灵活张开或闭合。它们的灵活度并不相同,研究发现,在靠近鼻子的区域,这些鳞片不怎么灵活,基本就像嵌在皮肤上的大牙一样;然而在靠近两侧或鳍部的鳞片非常灵活。

这些鳞片张开的角度对控制水压阻力起到了很重要的作用。

物体在水中或空气中前进时,液体或空气在物体的表面被分开来,形成漩涡对物体的前进造成阻力。“就像在(行进中的车辆上)把手伸到车窗外,感到手的前方顶着很大的阻力,而后方阻力很小。”Lang说,“抵抗阻力的首要策略就是让身体保持流线型。由于鲨鱼游动时身体不停的摆动,需要有个机制把水流带着跟着身体走以减小阻力。”

这些鳞片就是这个“机制”。它们最大可张开至与身体呈40度角,但只向一个方向张开,也就是逆水流的方向,这样才能控制水分流的角度,类似高尔夫球上面的小凹槽。

张开的鱼鳞和高尔夫球表面的小凹槽,都能起到让周围水流和气流紧跟物体运动,减小伴流的作用。

Lang的数据显示,有凹槽的高尔夫球比光滑的高尔夫球被打击后行程远30%。鲨鱼皮肤上的鳞片也起到一样的作用。

另外这份研究得出一个有趣的结果是,鲨鱼游动时身体的摆动并未对速度起到多大的帮助作用。

研究者们希望这项研究成果能帮助未来设计高科技泳装,或改善飞机和直升机的设计以减小空气阻力。

该研究组本月在波士顿举行的美国物理协会(American Physical Society)会议上展示了他们的研究成果。

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