Дельфины всегда поражали людей своей способностью мгновенно развивать огромную скорость. Однако для ученых долгое время оставалось загадкой, как именно их тела взаимодействуют с водой на физическом уровне. Исследователи из Университета Осаки (Япония) решили подойти к вопросу с помощью цифровых технологий. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Fluids, они представили результаты масштабного численного моделирования. Ранее мы писали о сходствах и отличиях китов и дельфинов.

Энергетический каскад

Ведущий автор исследования Ютаро Мотоори объяснил, что главной целью было разложить хаотичный поток воды на отдельные составляющие и выяснить роль каждой из них.

Выяснилось, что секрет дельфиньего «двигателя» кроется в иерархии вихрей. Движение хвоста порождает мощные крупномасштабные вихревые кольца. Именно они с огромной силой отбрасывают воду назад, создавая основную тягу. В физике этот процесс запускает так называемый энергетический каскад: крупные вихри постепенно распадаются на множество мелких. И хотя этих маленьких завихрений в воде гораздо больше, на скорость дельфина они практически не влияют.

Новые технологии

Старший автор исследования Сусуму Гото подчеркивает, что именно понимание этой иерархии стало ключом к разгадке. Без суперкомпьютеров увидеть и измерить эти процессы было бы невозможно, так как в реальном океане зафиксировать динамику каждого вихря в деталях крайне сложно.

Интересно, что эффективность этого механизма не падает при изменении скорости. Испытания показали, что дельфин использует одни и те же принципы физики как при спокойном плавании, так и во время стремительного рывка.

Ученые уверены, что их открытие не ограничивается лишь биологией. Понимание того, как дельфины управляют турбулентностью, поможет инженерам в будущем. Эти знания могут пригодиться в подводной робототехнике и судостроении.