鲸和海豚游泳的速度

来源:北京科普之窗   发布时间:2015-05-21 02:08:33 

鲸能游多快,各种鲸互不相同。在大型鲸类中,以露脊鲸的游速最慢,每小时几乎不超过5海里,平均2海里。座头鲸的速度也不快,一般是4海里,洄游时平均1336海里。抹香鲸要快得多,平均约10海里,瞬时速度可达1620海里。蓝鲸和长须鲸能以1820海里的速度畅游1015分钟。须鲸中游速最快的要算大须鲸,在水面的瞬时速度可达30海里。

海豚的游速很快,甚至一些海轮、航空母舰、普通舰船和一般鱼雷,都不是它的对手。如真海豚能以每小时20海里的速度持续游很长时间。当它游在驱逐舰前的波浪中时,速度可达3032海里。虎鲸的时速为30海里。众所周知,短跑运动的速度要比长跑快。但有些海豚能连日和全速航行的船只悠然地并驾齐驱,说明它的快速游泳是能持续很久的。多数海豚的游速能和一些新型舰船比美。海豚完全浸在水里,受的阻力比浮在水面上前进的船要大,这就更显示出海豚游泳能力的高超。

人们发现,尽管海豚游泳很快,但它消耗的能量却远比船小。如一头和鱼雷同样大小,同样动力的海豚,和鱼雷一起运动时,它的速度就比鱼雷快一倍。海豚之所以游得很快,原因固然很多,如它有典型的流线形体型,可减少游泳中水的阻力;它具有强有力的肌肉系统和推进效率很高的尾鳍等。但最主要的是海豚的皮肤具有特殊的结构,即有所谓“弹性表皮”,能消除水在身体周围所产生的紊流,也叫湍流,使皮肤表面保持稳定的层流。何谓紊流与层流呢?当物体在水中运动时,接触物体表面的那一层流体中:凡和运动物体表面相平行的流就叫层流,有的也叫片流,像旋涡状紊乱的流就叫紊流。层流阻力小,紊流阻力大,它的阻力是层流的5倍。因此,动物游泳时,在肌肉的推进力和其他条件都相同的情况下,只要保持层流就游得快,若产生紊流就游得慢。如船在航行时,因船体附近形成紊流而产生很大的阻力,要克服这种阻力所消耗的能量,往往高达其功率的8090%,这是很大的浪费。相反,海豚快速游泳中,皮肤周围形成层流可减少阻力的90%。如一头海豚以15海里的时速游泳时,在层流条件下只需要0235马力的功率,若是紊流,就需要把功率增大到7倍即17马力,相当于一个人以每小时48公里的速度爬山的运动强度,海豚要产生这么大的推力,需把原有的肌肉量增加7倍才行。大型鲸游泳时身体周围也能保持层流状态,但与海豚的不同点在于,它只在体长的前15%部分内保持层流,而海豚却能在体长的前40%部分都可保持层流。再者,海豚的游泳轨迹也说明它身体周围是保持层流状态的。当海豚和海豹夜间同在海里快速游泳时,无数发光的单细胞动物,在受到冲击时发出美丽的磷光,犹如撒在水里的铝粉一样,清楚地显示出它们运动的轨迹。当海豚夜间游泳时,身后留下两条笔直的辉线,而海豹的身后却出现大量旋涡。

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