有几个科学家曾对企鹅粪屎的喷射进行过理论分析,然后他们得了 2005 年的搞笑诺贝尔流体力学奖……
至于为什么是用“喷射”,而不是“拉”,一会儿你们就晓得了。
相信大多数人没有亲眼看到过企鹅喷屎,先给大家看一段视频(吃饭的可以避让一下,我看完是笑得不要不要的……
企鹅喷屎 https://www.zhihu.com/video/1156345779173060608看完企鹅视频,大家一定会想知道这种鸟产生了多大的压力才喷出来的(我不管,你们一定想知道),但显然没有关于这种压力产生的公开数据。
而且科学家也不能轻易地到南极做实地考察,毕竟企鹅是受到保护的。
根据《保护南极动植物区系议定措施》,任何人不能接近企鹅接近 5 米内距离(除非持有特别许可证)。所以如果想对企鹅喷屎进行观察,然后直接测量数据,是一件很难的事。
然而,毕竟是科学家,他们总会有办法想到一些一般人想不到的解决办法。
来自德国的、芬兰的、匈牙利的科学家,发现了一种间接的方法,来计算帽带企鹅和阿德利企鹅喷屎时的压力大小[1]……
一般来说,因为要照顾蛋宝宝,正在孵蛋的企鹅是没有什么机会去内急的,更不可能因为害羞跑到没有“鸟”的地方拉屎。
所以一般就是把屁股稍微挪一下,抬起来,然后就开始射了……根本不管周围有没有鸟。
不然你也不会看到视频里那只被喷到脸上的衰仔。
根据科学家的估计,喷射的最远距离大约有 40cm ,然后留下长长的一条喷射路径。
这条路径的颜色取决于企鹅昨天到底吃了啥。
如果昨天吃了比较多的鱼,就像视频里那样,白色的;如果昨天吃了比较多的磷虾,那就是粉红色的。
根据 Jackson 的研究[2],帽带企鹅对鱼类和虾类食物的排泄时间略有不同,排泄50%粪便所需的时间分别为9.1小时和14.5小时。
难道是因为吃虾容易导致肠道堵塞,不管怎样,又学到了一个新知识,吃鱼比吃虾有利于排便……
回到正题,要计算企鹅喷屎时肛门的压力,得知道几个初始物理参数:
什么是泄殖腔?
泄殖腔就是鸟类及其他一些动物作为肠道、尿道及生殖道出口。简言之,交配、拉屎、拉尿都走一个口。
然后科学家就开始计算:
第一种情况:企鹅粪便是“理想的”无粘性流体。
根据公式的计算:
其初始压力值Pa约为4.6kPa
第二种情况:企鹅粪便是有粘度的粘性流体。
至于粘度的大小,科学家是这么想的,因为它们吃虾、鱼,会有一些表皮和骨头,所以粘度应该很不稳定,估计介于甘油和乙二醇之间的粘度,也就是 0.02 ~1.5Pas。
然后根据公式的计算:
最小的压力值为10kPa,最大为60kPa。
哪怕是最小的那个数值,也远远高于人类能够承受的最高压力。
据研究[3],直立人的直肠肌承受的压力正常就 2.67kPa,直肠肌对这级别的压力还是可以抵抗的,但当压力达到7.33 kPa时,外括约肌和内括约肌都会松弛,直肠内容物就会不由自主的排出……你懂的。
可见企鹅的泄殖腔有多强大……才能抗住这么大的压力(怪不得海狗……
当然这些数值只能作为参考,毕竟肠道的弹性及肠道内部的压力什么的,都没有考虑进去。
因为它们不擦屁股呀,能喷多远喷多远,搞到羽毛上岂不是很脏,清洁羽毛上的粪便真的很费事。
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