Этот обыкновенный загадочный дельфин - Супин Александр Яковлевич
Конечно, закон сохранения энергии никто не отменял. Дельфин не может брать энергию «ниоткуда». Значит, он обходится тем относительно небольшим ресурсом энергии, который есть в его распоряжении, но расходует его намного экономнее и эффективнее, чем известные механические устройства. Значит, и тут есть у него свой секрет. И что самое интересное — приблизительно даже было известно, где искать этот секрет. И все равно найти его оказалось не очень легко.
А искать надо было вот где. Давно известно, что, когда какое-то тело движется в воде (или в воздухе, или другой среде, но для определенности давайте говорить о воде), обтекание тела водой не всегда происходит равномерно, даже если это тело идеальной обтекаемой формы. При относительно небольшой скорости струи воды плавно расступаются перед телом, обтекают его и так же плавно смыкаются за ним. Но если скорость увеличить, то трение между водой и поверхностью тела нарушит это плавное течение. Струи воды отрываются от поверхности, завиваются в вихри. Эти вихри прочно присасываются к движущемуся телу, держат его, мешают двигаться вперед. Львиная доля всей энергии, затрачиваемой на движение, поглощается этими вихрями и безвозвратно уносится в убегающий назад поток. Поэтому потребность в энергии для движения тела сразу резко возрастает.
Если избавиться от этих непрошеных попутчиков-вихрей, станет возможным двигаться с довольно большой скоростью, но затрачивая совсем немного энергии. А если не совсем избавиться, то хотя бы уменьшить степень завихрения, хоть немного оттянуть момент появления вихрей, чтобы они возникали, когда тело достигнет большей скорости, — уже был бы огромный выигрыш. Собственно, это и есть основной, если не единственный путь, которым можно достичь быстрого движения при малой затрате энергии. Здесь и стали искать дельфиньи секреты быстрого плавания.
И хотя все подробности того, что происходит вокруг тела дельфина, когда он плывет со спринтерской скоростью, еще не до конца ясны, но многое указывает на то, что ему действительно удается ослабить завихрения воды вокруг своего тела. Может быть, для этого у него есть даже не один способ, а несколько. Во-первых, исследователи обратили внимание на особенности дельфиньей кожи. Она у них не такая, как у наземных зверей, а очень упругая и эластичная. Такая кожа может смягчать, гасить зарождающиеся на ее поверхности вихри, а это очень важно — гасить завихрения «в зародыше», в самый момент их возникновения. Как только в обтекающем потоке появится хотя бы небольшое завихрение, маленький водоворотик, он тут же разрастется, разовьется в полновесный мощный вихрь, а если такого вихря-«зародыша» нет, то поток воды еще какое-то время может двигаться плавно, ровно. Завихрения, конечно, все равно возникнут при достаточно большой скорости, но эта «разрешенная» скорость будет уже немного побольше, а та часть тела, вокруг которой бушуют вихри, — поменьше. Это уже дает чувствительный выигрыш в преодоления сопротивления воды.
Российский ученый Евгений Романенко обратил внимание на еще одно явление, возникающее при движении дельфина. Когда хвост дельфина совершает гребущие движения, изгибается не только хвостовой стебель, но в какой-то степени и все тело. По телу как будто пробегает волна — спереди назад. Эта волна «отсасывает», отгоняет возникающие вихри назад и таким образом еще больше увеличивает ту часть поверхности тела, которая свободна от прилипчивых вихрей. Снова получается выигрыш в преодолении сопротивления.
Так, используя все возможности — и идеально обтекаемую форму тела, и разные способы ослабления завихрений, — дельфин получает возможность двигаться с довольно-таки большой скоростью, не растрачивая огромного количества энергии.
Помимо снижения сопротивления движению, у дельфина есть и другие маленькие секреты, иногда совсем простые. Многие моряки имели возможность наблюдать, как дельфины играют с кораблем в догонялки. Они резвятся под самым носом быстро идущего корабля, не отставая от него даже при довольно высокой скорости. Так, на довольно большой скорости они могут плыть очень долго не уставая. Если прикинуть по обычным меркам, то даже со всеми приспособлениями для снижения сопротивления воды вроде бы не должен дельфин плыть так быстро и так долго. А секрет в том, что животные плывут наперегонки рядом с кораблем вовсе не из озорства. Корабль при движении создает попутную волну, и дельфины пристраиваются к ней, используя ее энергию для своего движения — как будто все время скользят по скату волны, как с горки, вниз. Фактически они ведут себя примерно так же, как искусный серфингист — мастер катания на волнах. Двигаясь все время в попутной волне за кораблем, можно быстро плыть, почти не затрачивая энергии, как будто на буксире, то есть используя не собственную энергию, а энергию корабля. Но кораблю-то от такой буксировки никакого ущерба нет, он все равно поднимает волну — с дельфинами или без них, а животным — большая подмога. Так же могут они использовать и энергию естественных волн, если с ними по пути.
Так что рассказы моряков о том, что дельфины не просто сопровождают, а еще и обгоняют быстроходные суда в принципе вполне правдивы, но надо иметь в виду, что в таких случаях животные немного жульничают. Если, используя попутную волну, дельфин без усилий катится на ней рядом с кораблем, то, немножко поработав хвостом, он может еще и продвинуться вперед, например перебраться с кормовой волны на носовую. Точно так же пассажир, неторопливо прогуливающийся на этом корабле от кормы к носу, может похвастаться, что он движется быстрее самого быстроходного корабля. Но не стоит из-за этого разочаровываться в дельфиньих талантах. Как уже говорилось, они, если потребуется, могут плыть очень быстро и без посторонней помощи. А если такая помощь подвернется — глупо ведь от нее отказываться.
Если нужно плыть очень быстро, а подходящего «буксира» нет, то даже и при хорошем скольжении в воде энергии все равно не хватает, по крайней мере надолго. Тогда дельфин может взять немного энергии в долг. У кого? У самого себя, конечно, больше не у кого. Когда кислорода, поставляемого дыхательной и кровеносной системами, не хватает для выработки требуемого количества энергии, кислород одалживается из внутренних резервов — тот, который накоплен в гемоглобине крови и миоглобине мышц (об этих веществах, накапливающих кислород, говорилось выше). Потом, конечно, долги приходится отдавать: какое-то время нужно поплавать поспокойнее, чтобы кислородный запас восстановился. Но для короткого «форсажа» такие кислородные ссуды очень полезны.
Глава девятнадцатая
Подсоби, друг!
Разум показывает человеку не
