Креветка "Плазменная пушка"

Познавательная минутка, случайно увидела в мультике креветку эту и решила почитать немного... и если честно прифигела от чудес в животном мире!

Креветка-щелкун

Варианты русскоязычных названий семейства Alpheidae: раки-щелкуны, креветки-щелкуны, креветки-пистолеты, щелкающие креветки.

Креветок-щелкунов больше тысячи видов, внешне они могут немного различаться, но у всех есть общая черта: ассиметричная клешня, которой они издают громкий щелкающий звук.

Щелкающие креветки издают такой громкий треск, что мешают акустической передаче под водой.

На КДПВ креветка-щелкун. Распространённый рачок, реальные способности которого больше подходят для сверхъестественной твари:

100 км/ч — скорость струи воды, которую выпускает из клешни креветка при охоте и строительстве.
80 кПа — акустическое давление, которое создает креветка на расстоянии 4 см от когтя.
4 427 °C — температура при схлопывании кавитационного пузыря во время «щелчка» (в 4 раза горячее, чем лава).
Регенерация. У креветки-щелкуна только одна клешня умеет «щелкать». Если рабочую клешню оторвать, вторая перестроится, чтобы начать «щелкать».
200 дБ — с такой громкостью схлопывается кавитационный пузырь, поэтому креветка-щелкун — самый громкий обитатель морей (перепонки человека лопаются при 160 дБ).
ВМФ США обучали своих операторов гидролокаторов отличать звуки креветок-щелкунов от шума подлодок врага во время Второй мировой.

Супер-сила креветки

До 2000 года ученые считали, что громкий звук возникает от удара двух половинок клешни друг о друга. Но потом доказали, что в громком звуке замешана гидродинамика.

Креветка может сомкнуть клешню очень быстро: кончик подвижной части ее клешни движется со скоростью 20 м/с. Вода, находящаяся между половинками клешни, выдавливается и образует водную струю со скоростью 30 м/с, или 100 км/ч. Скорость водяной струи настолько высока, что мы получаем падение давления ниже давления водяного пара, что приводит к кавитации.

Кавитация

Кавитация возникает, когда скорость воды очень высока, и в этом случае давление значительно падает из-за принципа Бернулли. Давление падает даже ниже давления водяного пара, и вода будет испаряться, т.е. закипать, при температуре окружающей среды. Из-за низкого давления образующийся паровой пузырь вырастет примерно до 1 см. Но когда давление снова повысится, этот пузырь схлопнется, высвободив энергию.

Ученые записали на гидрофон и сняли креветок на высокоскоростную видеокамеру, которая записывает 40 000 кадров в секунду, т.е. каждые 25 микросекунд камера делает снимок. Только при такой скорости записи стало возможно рассмотреть закрытие когтя, рост пузыря и схлопывание пузыря.

Камеру настроили так, что щелчок — стал триггером для срабатывания камеры, но при этом камера все равно писала кадры до триггера. Все эти танцы с бубном, чтобы в супер-слоумо заснять, что произошло в промежутке сразу после закрытия когтя.

Потом ученые свели записи звука и видео по времени и выяснили, что во время закрытия клешни не было звука, и что очень сильный сигнал приборы уловили именно во время схлопывания пузыря. Клешня закрывается за долгое время (долгое по шкале времени высокоскоростной камеры, 600 микросекунд) до того, как пузырь схлопывается, и приборы регистрируют очень громкий взрыв в 200 дБ.

Если что, Википедия говорит, что 200 дБ — это шумовое оружие.

130 дБ — Болевой порог (самолёт на старте)
140 дБ — Контузия (звук взлетающего реактивного самолета)
160 дБ — Шок, травмы (ударная волна от сверхзвукового самолёта) При уровнях звука свыше 160 дБ возможен разрыв барабанных перепонок и лёгких, больше 200 — смерть.

Кавитационная эрозия в двигательных установках судов — серьезная проблема. Когда вода обтекает гребной винт корабля с большой скоростью, создается разрежение, и возникающие кавитационные пузыри повреждают гребной винт корабля. Большие металлические лопасти повреждаются из-за схлопывания пузырьков, образующихся вокруг пропеллера.

Дельфины не могут плавать со скоростью более 15 м/с — их «кавитация» за бочок кусает. А тунцы могут, у них болевых рецепторов на плавниках нет, им все равно на повреждения тушки.

В этой статье прям подробно и с терминами описывают предположительную физику всего процесса.

По сути, клешня креветки-щелкуна — это механизм, который работает по принципу «молот бьет по наковальне».

Выстрел схематично:

Креветка использует кавитационный пузырь, чтобы повредить, оглушить или даже убить свою добычу.

Высокоскоростная съемка креветок (40 500 кадров в секунду) на виде сверху.
150 x 150 пикселей, 24 бита, 110 кадров, 10 000 кадров/cек, 662 КБ/сек,
время экспозиции без сжатия 25 мкс.

Вид сверху

Вид сбоку

Вид спереди

Высокоскоростная съемка креветок (2000 кадров в секунду) спереди.
512 x 144 пикселей, 8 бит, 101 кадр, 10.000 кадров / сек, 720 КБ /сек, время экспозиции без сжатия 25 мкс.

Все!