月亮水母“懂得”流体力学的知识

　　导读：　　月亮水母“懂得”流体力学的知识，从而成为海洋中最懂得节约能源的游泳健将。 　　在陆地上，我们在水中笨拙，但水中的动物灵活。例如，鱼有流线型的身体，可以很容易地在水中移动。但水母是透明的伞......

　　月亮水母“懂得”流体力学的知识，从而成为海洋中最懂得节约能源的游泳健将。

　　在陆地上，我们在水中笨拙，但水中的动物灵活。例如，鱼有流线型的身体，可以很容易地在水中移动。但水母是透明的伞状，边缘有柔软的触须，似乎只能随波逐流。真的是这样吗?不是。

　　最近的一项研究发现，一种叫做月亮水母的海洋生物是动物界中最擅长游泳的人，他知道如何节省能量。他们的秘密武器是在蘑菇状的身体下面形成一个“水墙”，用这个水墙推动身体前进。这是怎么做到的?

　　身体结构简单，但游泳很好。

　　在蓝色的海洋里，水母就像漂浮的透明气球，特别漂亮。它们的肌肉组织只有单层细胞厚度，身体结构非常简单。它们没有鱼的鳃和鳍，甚至没有心脏、血液和大脑，但它们经受住了自然选择的严峻压力。它们在地球海洋中已经游了5亿多年，比恐龙还古老。

　　在漫长的生命进化过程中，水母逐渐学会了巧妙地利用身体与水的相互作用，成为动物界最懂得节约能源的游泳健将。在它们钟形的身体下面，有一组特殊的肌肉，可以迅速膨胀然后收缩，排出包裹在体内的水分。借助喷水推进，水母可以反方向游动。

　　然而，它们是如何游泳的呢?科学家们以慢动作瞥见了这个谜。详情发表在1月6日的《皇家学会学报B:生物科学》上。

　　懂流体力学的水母。

　　在实验室里，科学家们用高速摄像机记录了月亮水母幽灵般的舞蹈。他们将大量微小的玻璃珠放入水箱中，然后用激光照射随水移动的玻璃珠，以跟踪水母周围的液体流动。

　　原来水母每收缩一次柔软的身体，周围就会产生两对漩涡。一对漩涡(下图红色)增加了身体下部的压力，从而提供额外的驱动力。随着身体继续收缩，从伞状身体的边缘产生另一对相反的漩涡(蓝色)，将水推向触手，水流在触手处碰撞形成“水墙”。

　　这两对漩涡的相互作用使得水母更高效地向前推动身体，比正常移动距离长30%。事实上，聪明的水母使用一种叫做“地面效应”的流体力学原理。

　　从天堂到海洋时可以使用的地面效果。

　　地面效应，又称机翼地面效应和机翼表面效应。当飞机即将降落在跑道上时，你会觉得自己仿佛漂浮在气垫上，这是由于地面效应。这时飞机周围的气流受地面影响，上下机身压差增大，使得升力突然增大。如果飞行员不小心，飞机甚至会因为地面效应而获得向上的力，突然上升。

　　甲壳类、鱼类等动物在接近固体边界(如暗礁)游泳时，会经历地面效应。水母大部分时间生活在开阔的水域，但它们可以用只有一层细胞厚的肌肉组织创造一个水墙，利用水墙的力量产生地面效应，推动自己前进。

　　人类工程师也在利用地面效应提高推进器的效率。由于地面效应，在相同的速度和推力下，靠近地面飞行的飞机会获得更大的升力，从而提高燃油效率。前苏联发展了各种翼-地效应飞机(简称“地效飞机”)。它们靠近陆地或水面飞行，在紧急情况下可以随时降落;它可以避开水中的波浪，跳过陆地上的沙漠和沼泽。具有广阔的应用前景。

　　在赛车比赛中，我们经常看到快速赛车像火柴盒一样翻滚出赛道，也是因为地面效应。为了让赛车在转弯时保持高速，设计师往往会在赛车的头部和尾部安装一个与机翼形状正好相反的小机翼，以便赛车行驶时产生向下的力，将车身牢牢地压在地面上。同时可以增加摩擦力，让车更快的前进。

　　未来，工程师们可能会借鉴水母的智慧，设计出一种能够产生涡流、提高水下推进效率的水下航行器。

　　也可以试试。下次游泳的时候，想想流体力学，试着激起几个漩涡。

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