Η μελέτη του δέρματος του μεγάλου καρχαρία μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της οπισθέλκουσας στα αεροπλάνα

ο Μεγάλος λευκός καρχαρίας (Carcharodon carcarias) είναι ένας γρήγορος και ισχυρός κυνηγός, ικανός να φτάσει ταχύτητες έως και 6,7 m/s κατά την παραβίαση, αν και προτιμά να κολυμπάει με μικρότερες ταχύτητες για μετανάστευση και περιμένοντας το θήραμα. Μια ομάδα Ιαπώνων ερευνητών μελέτησε τη δομή του δέρματος του μεγάλου λευκού καρχαρία για να μάθει περισσότερα για το πώς αυτά τα πλάσματα είναι τόσο καλά προσαρμοσμένα σε ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων. Τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πιο αποτελεσματικά αεροπλάνα και σκάφη με σημαντικά μειωμένη αντίσταση, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Πρόσφατο χαρτί Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Royal Society Interface.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, όποιος έχει αγγίξει έναν καρχαρία ξέρει ότι το δέρμα γίνεται απαλό αν το σκουπίσετε από τη μύτη μέχρι την ουρά. Ωστόσο, αν αντιστρέψετε την κατεύθυνση, το δέρμα θα είναι τόσο λείο όσο το γυαλόχαρτο. Αυτό οφείλεται στην παρουσία μικρών διαφανών φολίδων, μεγέθους περίπου 0,2 mm. που ονομάζεται “δόντια” (Επειδή μοιάζουν πολύ με τα δόντια) σε όλο το σώμα του καρχαρία, και είναι ιδιαίτερα συγκεντρωμένα στα πλευρά και τα πτερύγια του ζώου. Είναι σαν μια πανοπλία για καρχαρίες και επίσης χρησιμεύει ως τρόπος για να μειώσει την αντίσταση στο νερό ενώ κολυμπάτε.

Η πίεση έλξης είναι αποτέλεσμα του Διαχωρισμός ροής γύρω από ένα αντικείμενο, όπως ένα αεροπλάνο ή το σώμα ενός καρχαρία mako καθώς κινείται μέσα στο νερό. Το μέγεθος της αντίστασης πίεσης καθορίζεται από το σχήμα του σώματος. Αυτό συμβαίνει όταν η ροή του ρευστού διαχωρίζεται από την επιφάνεια του αντικειμένου, σχηματίζοντας δίνες και δίνες που εμποδίζουν την κίνηση του αντικειμένου. Δεδομένου ότι το σώμα ενός καρχαρία κυματίζει συνεχώς ενώ κολυμπά, χρειάζεται κάτι που θα βοηθήσει να κρατήσει τη ροή συνδεδεμένη με αυτό το σώμα για να μειώσει αυτή την αντίσταση. Τα δόντια εξυπηρετούν αυτόν τον σκοπό.

Υπάρχει επίσης μια δύναμη τριβής που προκύπτει από τη δύναμη διάτμησης μεταξύ του υγρού μέσου και της επιφάνειας του κινούμενου αντικειμένου. Βασικά, όταν ένα αντικείμενο κινείται μέσα από ένα ρευστό, όπως ο αέρας ή το νερό, το ρευστό που βρίσκεται πιο κοντά στην επιφάνεια του αντικειμένου – γνωστό ως οριακό στρώμα – έλκεται μαζί του, ασκώντας μια δύναμη στο αντικείμενο προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση. της κίνησης. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση από την επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής.

Για παράδειγμα, οι καρχαρίες mako μπορούν να κολυμπήσουν με ταχύτητες έως και 70 έως 80 μίλια την ώρα, δίνοντάς τους το παρατσούκλι «τσιτάχ του ωκεανού». Το 2019, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα εντόπισαν έναν βασικό παράγοντα στην ικανότητα των καρχαριών μακό να κινούνται τόσο γρήγορα: Η δομή του δέρματός τουςειδικά τα δόντια γύρω από τις πλευρές και τις περιοχές των πτερυγίων του σώματός τους. Οι καρχαρίες Mako έχουν αναπτύξει μια χαρακτηριστική αρνητική “τριχωτή” εμφάνιση σε ορισμένα από τα λέπια τους για να κολυμπούν πιο γρήγορα. Κοντά σε περιοχές όπως η μύτη, τα λέπια δεν είναι ιδιαίτερα εύκαμπτα, αλλά μάλλον μοιάζουν με γομφίους ενσωματωμένους στο δέρμα. Αλλά κοντά στην οσφυϊκή χώρα και τα πτερύγια, τα λέπια είναι πολύ πιο εύκαμπτα.

Αυτό έχει βαθιά επίδραση στον βαθμό πίεσης στον οποίο εκτίθεται ο καρχαρίας mako ενώ κολυμπά. Τα δόντια του καρχαρία mako μπορούν να λυγίσουν σε γωνίες μεγαλύτερες από 40 μοίρες από το σώμα του – αλλά μόνο προς την κατεύθυνση της αντίστροφης ροής (δηλαδή από την ουρά στη μύτη). Αυτό ελέγχει τον βαθμό διαχωρισμού της ροής, παρόμοια με τα λακκάκια σε μια μπάλα του γκολφ. Τα λακκάκια, ή τα λέπια στην περίπτωση του καρχαρία mako, βοηθούν στη διατήρηση της συνεχούς ροής γύρω από το σώμα, μειώνοντας το μέγεθος του ερεθίσματος του.