Биогидродинамика

В начале 2000 годов в прессе прошла информация, что кровь по нашим сосудам перемещается вихрями. И конечно же этими вихрями могут быть только вихри Бенара. Периферийный слой вихря прилипает к стенке сосуда. Но ведь между хоботом вихря и его периферией идёт постоянный обмен массой. Элементы хобота переходят в вершине вихря на его периферию, формируя на ней очередной горизонтальный слой, который передвигает вихрь на один слой вверх. Одновременно один слой периферии исчезает внизу, перебравшись в хобот вихря. И в результате вихрь без скольжения переместился по стенке сосуда.

Но мы знаем, что за счёт превышения величины центростремительной силы над силой центробежной вихрь теряет энергию, которая и восполняется сокращениями сердца. В кровеносной системе крупные сосуды переходят в более мелкие и в конечном итоге кровь попадает в капилляры. Это также требует затрат энергии. Поэтому мы обзавелись и мышечными аналогами сердца, которые создают бегущую по стенкам сосудов волну. Очевидно, что и кровеносная система всех живых существ построена таким же образом.

Но сразу же возникает следующий вопрос. Что же управляет сокращением мышц кровеносной системы? Ещё Гальвани обнаружил, что под действием электрических импульсов сокращаются лапки препарированной лягушки. Могу напутать в медицинской терминологии. Но на мой взгляд центральная нервная система посылает импульсы тока для того, чтобы мы подняли ногу или руку, повернули голову и т.д. Но скажем желудок или лёгкие не ждут милостей от центральной нервной системы. Они как бы сами знают что и когда им надо делать. Т.е. должна существовать и нервная система, функционирующая относительно независимо от центральной нервной системы. Скажем, мы не можем ничего приказать желчному пузырю или почкам. Они прекрасно обходятся и без наших приказов.

Порядка 4000 лет в Китае существует альтернативная медицина, основанная на иглоукалывание. Детально не будем в ней разбираться (я не специалист в этой области). Но существует система китайских меридианов (на рисунке приведены точки груди и спины),

на которую воздействуют специалисты иглотерапевты. Система содержит 12 парных меридианов и два непарных,

каждый из парных меридианов возбуждён 2 часа в течение суток, а через 12 часов находится в минимуме (русскоязычная литература по иглоукалыванию в интернете представлена достаточно широко). Естественно, что ток не может иметь формы постоянного тока. Ведь потери энергии при этом практически отсутствуют. Т.е. ток явно должен находиться в сверхпроводящем состоянии, т.е. двигаться в форме электрических вихрей Бенара. Как известно, заряд в полом шаре находится на поверхности. Поэтому и электрические вихри также двигаются по поверхности по расположенным на ней точкам.

В Китае есть даже институт иглоукалывания. И сотрудники этого института обнаружили, что в точках для иглоукалывания расположены нейроны, которые никак не связаны с центральной нервной системой. На мой взгляд точки явно служат в качестве развилок на путях движения электрических вихрей (скажем изменяют направление движения тока в районе наших суставов при изменении направления вихрей при поднятии скажем руки). Кроме того движение электрических вихрей возбуждает незначительный тремор наших мышц, на что должна тратиться энергия вихрей. Нейтроны расположенные в точках и восстанавливают потери вихрями энергии на тремор мышц.

Но и центральная нервная система не может быть пятым колесом в телеге. Скажем, начальные точки меридианов прыгают с рук на ноги и обратно. А энергия по меридианам должна двигаться непрерывно без скачков. Это явно и обеспечивает центральная нервная система, действуя непосредственно на тот или иной орган, переводя его в возбуждённое состояние. Следовательно, распространённое мнение о том, что все наши болезни идут от нервов явно имеет под собой основание. И психотерапевты на мой взгляд правы предлагая свои услуги при лечении тех или иных заболеваний. Кстати, вихри наследили не только в кровеносной системе. Ведь содержимое наших кишок никак не может двигаться ламинарным потоком. И в кишках имеются аналоги сердца-клапана, которые и формируют медленно бегущие по кишкам волны .

Схватки женщины при родах это вихри Бенара из её мышц для бережного выталкивания ребёнка из матки. В то же время и оргазм женщины во время полового акта это те же вихри Бенара из тех же её мышц (природа экономна и лишних механизмов не изобретает). Поэтому оргазм беременной женщины чреват возможностью выкидыша. Вихри Бенара можно сформировать колебаниями в двух плоскостях. Т.е. и оргазм женщины также можно вызвать подобными колебаниями: т.е. движениями члена не только вверх вниз, но и горизонтальным движением мужчины вдоль тела женщины. Кроме того и оргазм мужчины также формирует вихри Бенара из сперматозоидов для большего их проникновения в матку.

Но вихри наследили не только внутри нас. Общеизвестно, что при дальних перелётах птицы (скажем ибисы, утки, гуси и т.д.) летают клином.

И какая-то сермяжная правда в этом кроется. Ведь при перелёте на большие расстояния нужны большие затраты энергии и её надо как-то экономить. Этому и служит клин ибисов рис 3 при полёте. С крыльев птицы сходят вихри, один из которых и использует следующая птица.

Но прежде чем рассматривать механизм полёта птиц рассмотрим как плавают акулы. В работе https://nplus1.ru/news/2019/08/12/glowing-sharks?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2Fnews приведён видик плывущей акулы (т.к. видики выкладывать не умею, привожу ссылку). Из видика можно увидеть, что при движении хвоста влево акула использует стандартный приём создания угла атаки. При движении же хвоста вправо он описывает волнообразное движение. Примитивно это можно изобразить следующим образом.

На рисунке схематично приведены три полупериода. Первым периодом справа акула своим телом создаёт вихрь Тейлора. Вторым же и третьим полупериодами она ПРОТАЛКИВАЕТ вихрь. Т.к. вихрь является упругим телом, то отталкиваясь от него акула создаёт движущую сила и при обратном движении хвоста.

Но возможно и другое использование вихрей, которое на мой взгляд используют дельфины. Когда стали исследовать движение дельфинов в океанариумах, то обнаружили, что по его телу двигаются мышечные волны. Т.е. создав вихри Тейлора в районе головы, мышечными волнами дельфины гонят их к хвосту. Таким образом дельфины передвигаются отталкиваясь мышечными волнами от вихрей.

Но и этим не ограничивается природа. Те же акулы, только другого вида (белая акула)

использует для плавания другой механизм. Предварительно вспомним формирование вихрей на склоне Бащелакских озёр.

Для формирования вихрей Тейлора необходимо создать соответствующий угол наклона склона, иными словами какую-то скорость движения потока. И созданные вихри с удовольствием покатятся вверх по склону. Склон акула может формировать в момент перехода из одного направления движения хвостом в другое.

Т.е. двигая хвостом по стрелке от нас акула всё так же создаёт плавниками хвоста угол атаки. Но перевод хвоста с одного угла атаки на противоположный акула производит с такой скоростью, какая позволяет создать вихрь Тейлора в соответствии с рис 6. В результате создав угол атаки, акула отталкивается от воды одной стороной хвоста, в то время как на другой стороне хвоста бегут вихри Тейлора, уничтожающие гидродинамическое сопротивление. Двигает акула хвостом в противоположном направлении, действует та же логика. Одно неудобство: скорость перевода хвоста из одного положения в другое не может быть меньше определённой величины. Т.е. акула в принципе неспособна двигаться медленно: механизм движения обязывает.

Но и воздушная среда не лыком шита. Скажем, те же ласточки или стрижи

также используют этот же механизм организации полёта. Переводя перья из одного положения угла атаки (как вниз, так и вверх), стрижи на противоположной их стороне создают вихри Тейлора, полностью уничтожающие гидродинамическое сопротивление. И вновь стрижи обязаны соблюдать скорость перевода перьев из одного положения в другое, что ограничивает их минимальную скорость полёта. Поэтому стрижи, также как и ласточки селятся на высоте: с ровной поверхности они взлететь не могут. Кстати, и у акул, и у стрижей однотипная форма переднего контура хвоста и крыльев. Ведь по ним двигается с постоянной скоростью вихрь. В то же время известно, что логарифмическая спираль формируется равномерным движением точки по вращающемуся радиусу, что и создаёт соответствующую форму, скажем, крыльев стрижей. Вихрь ведь должен двигаться по поверхности крыла. Кстати, подобная логика должна выполняться и для самолётных винтов, в связи с чем их лопасти имеют саблеобразный вид. В противном случае сход потока с лопасти формирует колебания, что чревато.

Если дельфин гонит мышцами вихри по своему телу, то птицы используют также этот приём, но только гонят вихри по своим крыльям. В качестве примера можно привести полёт голубя (рисунок взят из работы (Биогидродинамика плавания и полёта. сб статей под ред. В.М. Ентова)

Голубь также обязан формировать вихри по типу стрижа, либо акулы. Но он за скоростью особо не гоняется. Поэтому у него менее жёсткие требования к скорости перевода перьев крыла из положения угла атаки (в конце взмаха вниз). К тому же чтобы снизить при этом гидродинамическое сопротивление, он переламывает профиль крыла в нижнем положении. Этим самым на верхней плоскости крыла формируется вихрь Тейлора. И поочерёдно поднимая одно перо за другим, голубь гонит вихрь к кончику пера. Отталкиваясь от вихря он и создаёт при взмахе вверх как тяговое усилие, так и подъёмную силу. Это делает понятным зачем ибисам