May 15, 2007

Cavitation

知識+
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科學家從第二次世界大戰期間,開始研究一種叫做「Alpheus heterochaelis」的小海蝦
因為牠們喧鬧的嘈雜聲音量,居然大到足以使敵人的潛水艇藉此躲過海軍的聲納追蹤
藏匿到美國近海而完全沒有被察覺到。
然而科學家始終不解,這麼小的生物是如何發出那麼大的聲音?

Alpheus heterochaelis是一種全長只有五公分、
卻擁有一隻二點五公分超級大螯的小海蝦。
以往科學家都以為,這個劈劈啪啪的嘈雜聲是蝦螯迅速闔上時發出的碰撞聲。

但是根據9月22日發行的Science雜誌的報導,
這個劈啪聲其實是蝦螯闔上時產生的小氣泡快速崩裂所發出的。
這個氣泡是經由一個叫做「氣穴現象(cavitation)」的過程產生的,
是一種物體在液體中快速移動所發生的現象。

而Alpheus heterochaelis是目前唯一已知能產生這種現象的生物。

研究人員利用一個裝設了每秒鐘可連續拍攝四萬張畫面的超高速照相機的水槽,
來觀測Alpheus heterochaelis。
照片顯示,當蝦螯迅速闔上時,
會產生一道時速大約一百一十公里的高速噴射水流,
這道噴流會使水壓暫時下降,形成一顆直徑大約四公厘的小氣泡

待水壓恢復正常,氣泡就會向內崩裂爆破,
牠會同時發出一陣規模很小,但是作用力很大的衝擊波。
根據水槽中的聲音紀錄器顯示:劈啪聲是在蝦螯闔上後,氣泡崩裂時產生的。
              而從蝦螯闔上到氣泡崩裂,其間只有短短的萬分之七秒。


在實驗室研究中,氣穴現象所產生的氣泡,內部溫度可上升到二萬五千度以上,
並且產生一道大約每平方公分一噸壓力的衝擊波,足以使鋼鐵熔化。

劈啪蝦的衝擊波當然沒這麼劇烈,不過已經足以藉此打昏小獵物,好好飽餐一頓了。

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哇~價禮孩

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