دراسة جلد القرش الأبيض الكبير قد تساعد في تقليل السحب في الطائرات

ال القرش الأبيض الكبير (كاركارودون كاركارياس) هو صياد سريع وقوي، قادر على الوصول إلى سرعات تصل إلى 6.7 متر/ثانية عند الاختراق، على الرغم من أنه يفضل السباحة بسرعات أبطأ للهجرة وأثناء انتظار الفريسة. درس فريق من الباحثين اليابانيين بنية جلد القرش الأبيض الكبير لمعرفة المزيد عن كيفية تكيف هذه المخلوقات بشكل جيد مع مجموعة واسعة من السرعات. يمكن أن تؤدي نتائجهم إلى طائرات وقوارب أكثر كفاءة مع انخفاض كبير في السحب، وفقًا لدراسة جديدة. ورقة حديثة نُشرت في مجلة Royal Society Interface.

كما ذكرنا سابقًا، فإن أي شخص لمس سمكة قرش يعرف أن الجلد يصبح ناعمًا إذا قمت بمسحه من الأنف إلى الذيل. ومع ذلك، إذا عكست الاتجاه، فسوف تشعر وكأن الجلد ناعم مثل ورق الصنفرة. وذلك بسبب القشور الشفافة الصغيرة، التي يبلغ حجمها حوالي 0.2 مليمتر، تسمى “الأسنان” (لأنها تشبه الأسنان إلى حد كبير) في جميع أنحاء جسم القرش، وتتركز بشكل خاص في جانبي الحيوان وزعانفه. إنها مثل بدلة درع لأسماك القرش كما أنها تعمل كوسيلة لتقليل السحب في الماء أثناء السباحة.

سحب الضغط هو نتيجة لـ فصل التدفق حول جسم ما، مثل طائرة أو جسم سمكة قرش ماكو أثناء تحركها عبر الماء؛ يتم تحديد حجم مقاومة الضغط من خلال شكل الجسم. هذا ما يحدث عندما ينفصل تدفق السائل عن سطح الجسم، مما يشكل دوامات ودوامات تعيق حركة الجسم. نظرًا لأن جسم سمكة القرش متموج باستمرار أثناء السباحة، فإنه يحتاج إلى شيء يساعد في الحفاظ على التدفق متصلًا بهذا الجسم لتقليل هذه المقاومة. تخدم الأسنان هذا الغرض.

هناك أيضًا قوة احتكاك تنشأ عن قوة القص بين الوسط السائل وسطح الجسم المتحرك. في الأساس، عندما يتحرك جسم عبر سائل، مثل الهواء أو الماء، فإن السائل الأقرب إلى سطح الجسم – المعروف باسم الطبقة الحدودية – ينجذب معه، مما يمارس قوة على الجسم في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة. وكلما زادت المسافة عن السطح، زادت سرعة التدفق.

على سبيل المثال، يمكن لأسماك قرش ماكو السباحة بسرعة تصل إلى 70 إلى 80 ميلاً في الساعة، مما أكسبها لقب “فهود المحيط”. في عام 2019، حدد العلماء في جامعة ألاباما عاملًا رئيسيًا واحدًا في قدرة أسماك قرش ماكو على التحرك بهذه السرعة: بنية جلدهم، وخاصة الأسنان حول مناطق الخاصرة والزعانف من أجسامها. وقد طورت أسماك قرش ماكو مظهرًا سلبيًا مميزًا “مشعرًا” في بعض قشورها للسباحة بشكل أسرع. بالقرب من مناطق مثل الأنف، لا تكون القشور مرنة بشكل خاص، بل تشبه الأضراس المغروسة في الجلد. ولكن بالقرب من الخاصرة والزعانف، تكون القشور أكثر مرونة بكثير.

وهذا له تأثير عميق على درجة الضغط الذي يتعرض له قرش الماكو أثناء سباحته. يمكن أن تنثني أسنان قرش الماكو بزوايا تزيد عن 40 درجة من جسمه – ولكن فقط في اتجاه التدفق العكسي (أي من الذيل إلى الأنف). هذا يتحكم في درجة فصل التدفق، على غرار الغمازات الموجودة على كرة الجولف. تساعد الغمازات، أو القشور في حالة قرش الماكو، في الحفاظ على التدفق المتصل حول الجسم، مما يقلل من حجم أعقابه.