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Oct. 29 2013

空氣感速度

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  • 空氣感速度

在陸地上行動笨拙的皇帝企鵝,到了海中卻是迅疾如風。

今日,科學家終於發現牠們泳速飛快的祕密。

 

攝影:保羅•尼克蘭(PAUL NICKLEN)

撰文:葛林•霍德吉斯(Glenn Hodges)

 

羅傑休斯從未在野外見過皇帝企鵝。然而,當休斯在英國國家廣播公司(BBC)的一支紀錄片中,看見牠們有如火箭在海中高速前行,只在經過之處留下一串串氣泡時,他有了一個想法,最後更因此獲得驚人的發現。休斯是威爾斯北部邦哥大學的海洋生物學家,他開始思忖:也許那些氣泡能幫助企鵝游得比較快。

 

在小酒館中,休斯邊喝著啤酒邊請教他的朋友約翰‧達文波特對於他這個假設的看法。達文波特是愛爾蘭科克大學學院的海洋生物學家,專門研究動物的身體構造與運動之間的關係。「羅傑以為我馬上就會有答案,」達文波特說,但他並不知道氣泡對企鵝有什麼作用,事實是,根本沒有人研究過這個現象。於是,休斯和達文波特決定自己來研究。

 

在丹麥科技大學機械工程師保羅‧拉爾森的協助下,兩人針對好幾個小時的水底影片進行分析,進而發現企鵝所做的,正是工程師長久以來嘗試應用在船隻和魚雷上的技術:以空氣作為潤滑劑來減低阻力、增進速度。

 

當皇帝企鵝潛游時,身體和水之間的摩擦力會拖慢牠的速度,讓牠的泳速最快只能在大約每秒1.2至2.7公尺之間。不過,在短暫衝刺時,企鵝可以將空氣從羽毛排出形成小氣泡,讓速度提升到原本的兩倍甚至三倍。這些小氣泡可以讓牠身體周圍水的密度和黏度降低,讓企鵝達到原先無法達到的速度。(速度變快還能幫助企鵝避開像豹斑海豹這樣的捕食者。)

 

這項天賦的關鍵在於企鵝的羽毛。皇帝企鵝就像其他鳥類一樣,都能夠抖鬆羽毛,讓空氣進入羽毛縫隙後包覆身體,形成絕緣保暖層。不同的是,大部分鳥類一排排的羽毛之間是裸露的皮膚,但皇帝企鵝的羽毛則是濃密均勻地覆蓋在身體上,不僅如此,羽毛根部還有著纖細的絲狀構造,不到人類髮絲的一半寬度,而空氣就被留在這層綿密的絨羽網絲內,釋出時形成極微小的氣泡,可以在羽毛表面形成具有潤滑效果的外膜。

 

科技終究還是有可能追上生物學的腳步。2010年,一間荷蘭公司開始銷售利用氣泡來潤滑貨櫃船船體的系統。日本三菱公司也在2011年宣布,已完成一項專為超級油輪設計的空氣潤滑系統。不過,至今還沒有人研發出任何一種東西可以高速超越豹斑海豹,又破水飛躍到高牆般的海冰上。那依舊是皇帝企鵝的獨門絕活。

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