Разгадка парадокса Грея. Суперкомпьютер помог ученым объяснить маневренность дельфинов

Об этом сообщает издание Interesting Engineering.

Специалисты давно знали о высокой скорости дельфинов, но точный источник их движущей силы оставался неизвестным. Десятилетиями существовал так называемый «парадокс Грея», который предполагал, что мышцы этих животных математически не способны преодолеть сопротивление воды. Это привело к ложной теории о том, что кожа дельфинов обладает уникальными свойствами снижения трения.

«Наша цель — понять, какие части турбулентного потока помогают дельфинам плавать так быстро. Используя суперкомпьютер, мы можем смоделировать и разложить поток, чтобы определить, какие компоненты играют доминирующие роли», — сказал Ютаро Мотоори, ведущий автор исследования.

По словам ученых, дельфины движутся вперед благодаря колебаниям хвоста мощными вертикальными ударами, которые отталкивают воду назад и создают кильватерный след из сложных турбулентных течений. Это движение формирует «иерархию вихрей» — из массивных завихрений и меньших хаотических зыбей.

Команда из Осаки выяснила, что именно эти мощные вихревые кольца обеспечивают необходимую тягу для ускорения.

«Численное моделирование показало, что колеблющийся хвост дельфина создает сильные крупномасштабные вихревые кольца, толкающие воду назад и генерирующие тягу. Затем эти большие вихри создают меньшие в процессе, известном как энергетический каскад. Хотя этих меньших вихрей много, они мало способствуют движению дельфина вперед», — отметили исследователи.

Использование суперкомпьютера позволило ученым достичь такого уровня детализации в наблюдении за движением жидкости, который практически невозможно воспроизвести в физических экспериментах. Протестировав различные сценарии, команда пришла к выводу, что механизм тяги животных остается чрезвычайно стабильным на разных скоростях плавания.