Как плавать в песке: Сыпучая среда
Песчаный сцинк Plestiodon reynoldsi известен своей удивительной способностью «плавать» в песке почти так же свободно, как рыбы в воде, погружаясь на глубину до 10 см. Такие нырки могут показаться совсем неглубокими, если только не вспомнить, что песок — все-таки, не вода, он достаточно плотен, чтобы дать опору для грузовых автомобилей, а быстрым ударом погрузить руку на те же 10 см сможет разве что великий мастер японского карате.
Именно японские ученые, возглавляемые Такаши Шимадой (Takashi Shimada), открыли недавно секрет плавания сцинка. По их мнению, движения ящерицы используют как раз те свойства песка, которые делают его похожим на жидкости — и сложная компьютерная модель показывает, каким образом.
Модель состоит из пары связанных пружиной сфер, погруженных в песок. Каждая сфера может менять размер, «раздуваясь» или, наоборот, уменьшаясь. Понятно, что чем меньше диаметр сферы, тем легче она движется в сыпучей среде — тем более «жидким» становится для нее песок. И наоборот, для чем больше сфера, тем более песок для нее тверд.
Шимада показала, что движение происходит по принципу «я толкаюсь — ты подтянешься». Надуваясь, одна сфера становится крупнее, создавая временную опору, от которой отталкивается вторая, в этот момент сдутая. Затем она раздувается, закрепляясь в новой точке — а задняя сфера сдувается, подтягиваясь вперед. Весь процесс можно увидеть, скачав видеоролики, выложенные авторами в Интернет.
Судя по всему, при всей схематичности этой компьютерные модели, реальные движения «плавающего» в песке сцинка происходят именно по этой схеме. Ящерица умеет раздувать ту или иную часть тела, чередуя их. Параллельно она делает волнообразные движения, участие которых в «плавании» еще предстоит понять.
И, возможно, в один прекрасный день в песках где-нибудь на Марсе появятся роботы-черви, которые будут вести исследование и освоение труднодоступного для обычных аппаратов мира. Ведь помогло же исследование других ящериц создать робота, способного бегать по стенам — о чем мы писали в заметке «Робоящер».
По сообщению physics arXiv blog