Представьте: птица летит на высоте 30 метров, затем резко пикирует в воду со скоростью почти 100 км/ч — и остается целой. Как? Ученые из Японии предполагают, что секрет в пузырях.

Бурые олуши (Sula leucogaster) — морские птицы, которые охотятся, стремительно ныряя за рыбой. При таком ударе о воду любое живое существо рискует получить серьезные травмы, но олуши выходят «сухими из воды». Профессор Ёсинобу Инада из Университета Токай и его команда решили выяснить, как им это удается.

Пузыри как подушка безопасности

Когда объект движется в воде очень быстро, вокруг него образуются пузыри — это явление называется кавитацией. Если их становится так много, что они полностью обволакивают объект, это суперкавитация. Обычно ее используют для уменьшения сопротивления воды, но Инада считает, что олуши применяют ее иначе — как амортизатор.

Суперкавитация — образование плотного «кокона» из пузырей вокруг объекта, движущегося в воде на очень высокой скорости. Это резко снижает сопротивление и, возможно, смягчает удар.

Без такой защиты удар о воду на скорости 100 км/ч был бы смертельным, — объясняет ученый. — Мы думаем, что пузыри работают как подушка, смягчая удар.

Эксперимент с 3D-моделью

Чтобы проверить гипотезу, команда сделала точную копию головы олуши:

1. Взяли данные КТ-сканирования черепа.
2. Напечатали 3D-модель.
3. Встроили датчик удара и запустили модель в воду со скоростью почти 100 км/ч.

Результаты удивили: хотя сила удара обычно росла со скоростью, на предельных значениях она внезапно снижалась — как раз в моменты, когда появлялось больше всего пузырей.

Где пригодится это знание

Суперкавитацию уже используют в подводных аппаратах для скорости, но если подтвердится ее амортизирующий эффект, технологию можно будет применять иначе:

• При проектировании космических капсул, приводняющихся в океане.
• В системах спасения пилотов, катапультирующихся над водой.

Пока это лишь первые данные, и Инада планирует тесты на еще больших скоростях. Но если природа миллионы лет совершенствовала этот механизм, почему бы не подсмотреть у нее?

Если гипотеза подтвердится, это откроет:

• Новые технологии безопасности — например, более мягкое приводнение беспилотников или даже пилотируемых аппаратов.
• Биоинспирированные материалы — покрытия, которые будут имитировать структуру перьев олуши для смягчения удара.
• Эффективные методы подводной навигации — улучшенные торпеды или подлодки, использующие кавитацию не только для скорости, но и для защиты.

Пока эксперименты проводились только с моделью головы, а не с целым телом птицы. Возможно, ключевую роль играет не только кавитация, но и:

• Гибкость шеи, гасящая удар.
• Особое расположение перьев, меняющее гидродинамику.

Без этих данных выводы могут быть преждевременными.

Ранее ученые рассказали, что происходит, когда мы неправильно ныряем.