Оказывается, всю механику движений, свойственную летающим и водоплавающим животным, начиная от моли и заканчивая китом, можно выразить одним "волшебным" числом. Его величина может пролить свет на тайну о том, как летали вымершие давным-давно птицы, и помочь военным разработать новые летательные аппараты.
Систему движений любого живого организма описывает так называемое "число Струхала", сообщает New Scientist (перевод статьи на сайте Inopressa.ru). Оно равняется частоте колебаний, умноженной на их амплитуду и разделенной на скорость. Считается, что в большинстве случаев максимальная эффективность достигается, когда значение этого числа лежит в промежутке от 0,2 до 0,4.
Ученым давно известно, что рыбы совершают движения хвостом наиболее эффективным образом. Оказалось, что значения числа Струхала у рыб лежат как раз в указанном диапазоне.
Но сотрудники Оксфордского университета Грэхам Тейлор, Роберт Наддс и Эдриан Томас задались вопросом, находятся ли эти значения в том же диапазоне у летающих животных. Для того, чтобы выяснить это, они обобщили данные о движении крыльев и о скорости перемещения по 42 видам летучих мышей, насекомых и птиц. Оказалось, что почти у всех этих видов число Струхала находится в диапазоне 0,2-0,4.
"В природе существует ясное правило: для того, чтобы перемещаться эффективно, число Струхала должно быть именно таким, - говорит господин Томас. - Удивительно, что можно получить один и тот же результат для моли, которая летает по воздуху, и для кита, который плавает в воде, несмотря на огромную разницу в размерах".
Данное правило является настолько всеобщим, что оно может позволить биологам определять, с какой скоростью перемещались вымершие виды животных, просто основываясь на строении их тел.
Ученые считают, что данная закономерность справедлива и для инопланетных существ. "Если на других планетах есть водоплавающие или летающих организмы, то мы можем предположить, что это правило относится и к ним тоже", - говорят исследователи.
Кроме того, полученные результаты могут помочь военным разработать крылатые летательные устройства, сопоставимые по размерам с насекомыми, которые будут совершать движения крыльями наиболее эффективным образом.
В данный момент в американской армии используются крылатые устройства размером с птицу, которые оборудованы камерой и позволяют проникать в здания для наблюдения. Однако военным нужны устройства гораздо меньших размеров: напоминая насекомых, они не будут привлекать излишнего внимания.
Исследование ученых из Оксфорда может стать шагом в правильном направлении. Согласно результатам их работы, робот-шпион с размахом крыльев 15 см и амплитудой движения крыла, равной 10 см, должен будет делать крыльями 30 взмахов в секунду.
Не исключено, что камнем преткновения на пути создания таких маленьких устройств может стать их устойчивость в воздухе. Поэтому военно-воздушные силы США выделили средства возглавляемой Томасом команде ученых, чтобы те засняли на пленку движения мухи-журчалки (Syrphidae) и выведали секрет, благодаря которому она сохраняет равновесие в полете.