Ради удачной охоты рыба-брызгун использует законы гидродинамики
Альберто Вайлати (Alberto Vailati) и его коллеги из Миланcкого университета заметили, что брызгуны во время охоты действуют так, как будто им небезызвестны законы физики. Рыба выпускает струю воды таким образом, чтобы она ускорялась в полёте.
Учёные до сих пор не поняли, как брызгунам удаётся столь точно рассчитать траекторию полёта воды, чтобы встать в нужном месте и, приложив необходимую силу, выпустить струю. Но Вайлати и его команда смогли объяснить, почему методика охоты плюющихся рыб столь успешна. Как сообщают исследователи в пресс-релизе, всё сводится к элементарным законам физики.
В рамках своего эксперимента Вайлати и его коллеги сняли рыбу на высокоскоростную камеру, чтобы в подробностях рассмотреть все её действия. К своему удивлению они обнаружили, что выпущенная брызгуном струя воды ускорялась в воздухе по мере приближения к цели.
Далее учёные попытались объяснить это. Прежде всего, они подсчитали, что рыба выталкивает воду тем сильнее, чем дольше длится "плевок". Это означает, что вода в хвостовом конце струи движется быстрее, чем в передней части.
Как правило, в таких случаях задняя часть быстро догонит переднюю, и струя сплющится, после чего разлетится на мелкие капельки. Чтобы избежать этого, брызгун использует известное свойство гидродинамики, которое называется неустойчивостью Рэлея—Плато. Принцип гласит, что при любых условиях "столб жидкости разрушается, если его длина превышает радиус кривизны поверхности жидкости".
По мере ускорения струи, выпущенной рыбой, поток разрушается и превращается в отдельные микроскопические капли, которые, впрочем, движутся в том же направлении, что и изначальная струя, а потому разница незаметна для невооружённого глаза.
Поскольку водяной столб разделяется на капли, он не сплющивается до приближения к цели. Но прямо перед захватом добычи капли в хвостовой части струи настигают её переднюю часть, и огромный поток воды обрушивается на ничего не подозревающее насекомое.
Подробности своих расчётов и наблюдений Вайлати и его коллеги привели в статье, опубликованной в журнале PLoS ONE.