Медуза - скрытая сила океанов
2009-09-21 17:16Оказывается, медузы не только пугают отдыхающих на берегу моря, но и перемешивают воду в океане. Исследователи из Калтеха установили, что обитатели моря вносят в движение воды вклад, сопоставимый по силе с действием ветров, приливов и отливов.
Автор: | Brandon Keim |
---|---|
Источник: |
Правдоподобное объяснение казавшейся когда-то вздорной идее дала гидродинамика плывущей медузы: эти морские животные, спрятанные от взглядов и игнорируемые геофизиками, могут вызывать движение воды в океанах Земли также сильно, как и ветер, приливы и отливы. Любое плывущее тело создает, так называемое "индуцированное течение жидкости" – вода «приклеиваться» к телу, которое движется сквозь нее, и небольшие ручейки могут сложиться в быстрый поток. "Обычной процесс плавания таит в себе то, что какая-то часть воды движется вместе с пловцом", - утверждает инженер Калифорнийского технологического института Какани Катья. "Это применимо для всех животных, любых, у которых есть тело".
То, что простое движение животных в воде может играть существенную роль в перемешивании толщи воды, когда-то признавалось абсурдной идеей. Море, несомненно, поглощает силу движений плавников, не говоря уже о жгутиках фитопланктона. В этом заключался базовый принцип трения, применяемый к воде.
Однако в последние годы, оказалось, что данная концепция не выдерживает критики. В сумме ветры, приливы и отливы не дают достаточной энергии, чтобы обеспечить все наблюдаемое в морях перемешивание воды. Исследование 2004 года показало, что . Вскоре другие исследователи высказали предположение, что . Через некоторое время, ученые, специализирующиеся на физике океана, измерили гигантскую турбулентность, , ракообразного, считавшегося слишком мелким, чтобы вызывать достаточное перемешивание морской воды.
Тем не менее, в уравнениях отсутствовало физическое объяснение того, как слабые силы избегают того, чтобы быть поглощенными движением моря. Одно из возможных объяснений, первоначально предложенное внуком Чарльза Дарвина, тоже Чарльзом, заключалось в том, что процесс плавания создает разность давлений, которая тянет воду вместе с телом, некая невидимая оболочка, которая должна разбиваться встречными течениями. "Когда тело движется в потоке, перед ним создается область высокого давления, а за ним область низкого давления. Так как жидкость движется от высокого в низкому давлению, поток, который находится ближе к задней части тела движется вдоль вместе с ним", - говорит Катья." Получается постоянное перемещение воды".
Катья и Джон Дабири, биоинженер Калифорнийского технологического института, впервые смогли пронаблюдать это явление. Используя флуоресцентные краски и подводные видеокамеры, они сделали видимым невидимое, засняв плывущую медузу, за которой тянется часть воды, из которой она вышла.
Если видео подобно бесконечно малой капле в ведре по сравнению с ветрами и отливами, можно предположить, что большая часть океана — за исключением 300 футов у поверхности воды - настолько спокойна, что пара переносных кухонных миксеров могла размешать его кубическую милю.
В соответствии с мнением Катья и Дабари любое плывущее животное вызывает движение потока воды. Следующим шагом исследователи планируют проверить, как это работает, и найти соответствие, сколько воды перемещает каждое животное, каким образом она смешивается, и какие закономерности существуют в зависимости от формы тела, размером и плотностью популяции. Сведения, которые будут получены в результате будущих исследований, смогут оказать глубокое влияние на климатические модели, которые пока еще не объясняют так называемое перемешивание биологического происхождения.
По мнению Уильяма Дьюара, океанографа из государственного Университета Флориды, если процесс плавания порождает силы, сопоставимые по масштабам с приливами и отливами, то в таком случае оно оказывает воздействие на глобальный климат. Это довольно неожиданный поворот в развитии климатического сюжета. Не ясно, каким образом можно будет расширить существующие модели, чтобы учесть вклад биосферного перемешивания, главным образом, потому что еще никто не тратил много времени на продумывание этой концепции.