Череп утконосого динозавра, напечатанный на 3D-принтере, может помочь нам узнать, как он звучал.
Характерный гребень паразавролофа, вероятно, помогал ему производить шум.
Хотя рёв могучеготираннозавра рекса в фильме «Парк Юрского периода»из серии фильмов довольно устрашающий, на самом деле он был создан голливудскими мастерами спецэффектов с использованием звуков слонёнка. Мы не знаем, какие звуки издавали динозавры, но палеонтологи могут использовать окаменелости, чтобы получить некоторое представление об этом.
Теперь 3D-печатная модель может стать первым шагом в выяснении того, как звучал утконосый динозавр по имени паразавролоф. Хунцзюнь Лин, магистрант Нью-Йоркского университета в области музыкальных технологий и независимый исследователь, создал модель характерного головного гребня вымершего гиганта, используя окаменелости паразавролофа. Лин представляет модель 21 ноября на 187-м собрании Американского акустического общества.
Паразауролоф был травоядным динозавром, который жил примерно 77–73 миллиона лет назад на территории современной Северной Америки. Этот динозавр известен хохолком на макушке, похожим на хохолок какаду или хохлатой синицы. Он жил и был около 4,8 метра в высоту и весил примерно 2,7–3,6 тонны.
«Я восхищался гигантскими животными с тех пор, как был ребёнком. Я часами читал книги, смотрел фильмы и представлял, как бы всё было, если бы динозавры существовали сегодня, — сказал Лин в своём заявлении. — Только в колледже я понял, что звуки, которые мы слышим в фильмах и сериалах, хоть и завораживают, но полностью сфабрикованы с использованием звуков современных животных. Тогда я решил копнуть глубже и узнать, как на самом деле звучали динозавры».
Используя трубки, Лин создал физическую схему гребня паразавролофа. Трубки также представляют собой математическую модель, которая может помочь исследователям выяснить, что происходило акустически внутри гребня. Физическая модель была вдохновлена резонансными камерами – структурой, которая усиливает передачу энергии от источника звука, подобно гитарной струне. Он подвешен на хлопчатобумажных нитях и приводится в действие небольшим динамиком. Для сбора частотных данных использовался микрофон.
Хотя эта модель не является точной копией Parasaurolophus, трубы, получившие название «Линофон» в честь Линя, послужат подтверждением математической модели того, как мог звучать этот динозавр.
«Мне нужно было что-то простое и доступное как для моделирования, так и для создания физического устройства», — объяснил Лин.
Первые результаты показывают, что гребень Parasaurolophus использовался для создания резонанса. Это происходит, когда объект вибрирует под воздействием звуковых волн с более высокой амплитудой, например, когда барабанщик ударяет по барабану, и инструмент и воздух вибрируют, создавая громкий звук. У современных птиц, таких как павлины и павлинихи, также есть гребень, создающий резонанс.
Хотя математическая модель всё ещё находится в разработке, Лин надеется, что она также будет полезна для изучения живых животных с похожей структурой голосовых связок. Он также планирует создать доступный плагин, чтобы другие могли экспериментировать и даже добавлять звуки динозавров в электронную музыку.
«Как только у нас появится рабочая модель, мы перейдём к использованию сканирования окаменелостей, — сказал Лин. — Моя конечная цель — воссоздать звук паразавролофа».
Ещё о 3D.
Экстремальные 3D-волны в океане могут достигать в 4 раза большей высоты, чем считалось ранее.
Моделирование в резервуарах и новые модели показывают, что волны могут выходить за пределы наших известных границ.
Океанские волны — это нечто большее, чем просто катящиеся и разбивающиеся о берег валы. Большинство волн не являются однонаправленными; они не просто движутся по двумерной плоскости, как описано во многих современных моделях. Ученые, изучающие трёхмерные свойства волн, заметили, что волны, движущиеся более чем в одном направлении одновременно, могут становиться в два раза круче, прежде чем разбиться о берег, и даже достигать высоты, которая в четыре раза круче, чем считалось ранее. Эти волны продолжают становиться круче даже после разбивания о берег, когда волны обычно рассеиваются. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной 18 сентября в журналеNature.
Пересекать моря.
Наше понимание того, как разбиваются волны, в первую очередь основано на моделях однонаправленных волн. Они катятся вперёд, образуют гребень, а затем разбиваются. Однако океанские волны на самом деле могут двигаться во многих направлениях и редко вписываются в эту упрощённую двумерную модель.
«Хотим мы этого или нет, но в реальном мире волны на воде чаще бывают трёхмерными, чем двумерными, — сказал в своём заявлении Фредерик Диас, соавтор исследования и математик из Университетского колледжа Дублина и Высшей нормальной школы в Париже-Сакле. — В трёхмерном пространстве волны могут разрушаться разными способами».
Трехмерные океанские волны имеют более сложные движения. Они образуются, когда все волны набегают с разных направлений и поднимаются вертикально, а не только горизонтально, а затем поднимаются гребнями. Самый экстремальный вид трехмерных волн генерируется, когда волновые системы “пересекаются”. Эти “перекрестные моря” возникают, когда системы волн встречаются друг с другом или когда ветры внезапно меняют направление, например, во время урагана.
«Как только обычная волна разбивается, она образует белую шапку, и пути назад нет, — сказал в своём заявлении Тон ван ден Бремер, соавтор исследования и инженер из Делфтского технического университета в Нидерландах. — Но когда разбивается волна с высокой направленностью, она может продолжать расти».
Исследование проводилось в Центре исследований океанической энергии FloWave при Эдинбургском университете. В резервуаре, расположенном в помещении, имитировались круговые разнонаправленные волны и течения, которые затем были измерены командой, а их модели учитывали третье измерение.
«Мы показываем, что в таких условиях направленности волны могут значительно превышать обычно предполагаемый верхний предел, прежде чем они разрушатся, — сказал в своём заявлении соавтор исследования и океанолог из Манчестерского университета Сэм Дрейкотт. — В отличие от однонаправленных (2D) волн, многонаправленные волны могут стать в два раза больше, прежде чем они разрушатся».
Это исследование также основано на исследовании 2018 года, в котором с помощью резервуара впервые была воссоздана печально известная аномальная волна Драупнер. 1 января 1995 года лазер на газовой платформе Драупнер в Северном море примерно в 100 милях от побережья Норвегии зафиксировал аномальную волну высотой 83 фута. Она до сих пор является одной из самых высоких аномальных волн из когда-либо зарегистрированных.
По мнению команды, лучшее понимание 3D-волн может иметь последствия в нескольких областях. Это могло бы улучшить прогнозирование погоды для судов, помочь в создании новых климатических моделей и послужить основой для проектирования морских сооружений. В настоящее время дизайн и характеристики безопасности морских сооружений основаны на стандартной 2D-модели волн. Эти результаты могут помочь компаниям пересмотреть свои конструкции, чтобы учесть более сложное и экстремальное поведение 3D-волн.
«Трёхмерность волн часто игнорируется при проектировании морских ветряных турбин и других морских сооружений в целом. Наши результаты показывают, что это может привести к недооценке экстремальной высоты волн и потенциально к менее надёжным конструкциям», — сказал в своём заявлении соавтор исследования и инженер-механик из Оксфордского университета Марк Макаллистер.
Это также может помочь нам понять некоторые ключевые процессы в океане, которые влияют на здоровье нашей планеты.
«Разрушение волн играет ключевую роль в обмене между атмосферой и океаном, включая поглощение C02, а также влияет на перенос твёрдых частиц в океанах, включая фитопланктон и микропластик», — сказал Дрейкотт.
Перейти на главную страницу.