Возможно ли, чтобы у песчаного червя типа Дюны была кремнеземная чешуя?

Этот вопрос (и ссылки, которые я нашел для своего ответа)

Может ли «дюнный» червь плавать в песке?

заставил меня задуматься о том, как песчаный червь может уменьшить трение во время «плавания». Одна из идей, которая мне пришла в голову, это натуральные стеклянные весы, смазанные каким-то маслом. Есть только один вид, который образует кремнеземные раковины, и хотя мы не совсем уверены, как это делают диатомовые водоросли, мы идентифицировали белки, которые, вероятно, участвуют в этом процессе.

https://en.wikipedia.org/wiki/Diatom#Silica_uptake_mechanism

Это похоже на этот вопрос,

Как могло бы или могло бы эволюционировать существо с хрустальным парусом?

но я не ищу эволюционных причин чешуи. Я знаю по опыту, что стекло может быть тяжелым. Мне интересно, насколько толстой должна быть чешуя (может быть, это даже кремнеземное покрытие на подложке?), и сможет ли что-то размером с синего кита выдержать такой большой вес.

(Теперь, если вы меня извините, я иду слушать этот саундтрек... https://www.youtube.com/watch?v=yNY0D4z5FJ4&list=PLB066CAAD43DD2047&index=19&t=0s

Пожалуйста.)

Редактировать: Когда я впервые написал этот вопрос, я использовал «синий кит» в качестве сокращения для «настолько большого, насколько это звучит в книгах». Это привело к отличному ответу Frostfyre, но я также вижу, что мне нужно быть более конкретным в отношении физических размеров. Поэтому вместо китов давайте попробуем увеличить масштаб зеленой анаконды, так как у нее уже есть форма тела, которая нам нужна.

Предположения для средней реальной анаконды, цилиндр с:

Длина = 4 метра

радиус = 0,1524 метра

Объем = 0,39 метра ^ 3

Площадь поверхности = 3,98 метра ^ 2

Масса = 50 кг

плотность (p) = 128,205 кг/м^3

вес (Н) = 490 Н

давление покоя (Па) = 490/3,98 = 123,116 Па

Чтобы сохранить примерный размер, о котором я думал, мы округлим среднюю длину синего кита до 28 метров, получив множитель 7 . По закону квадрата-куба...

Это делает предположения для воображаемого гигантского песчаного червя, цилиндра с:

Д = 4 * 7 = 28м

r = 0,1524 * 7 = 1,0668 м (не самое широкое устье*)

V = πr2L = π * 1,0668 * 2 * 28 = 100,11 м ^ 3 или 0,39 * 7 ^ 3 = 133,77 м ^ 3

A = 2πrL+2πr^2 = 194,83 м^2 или 3,98*7^2 = 195,02 м^2

при условии, что плотность (p) остается неизменной, = 128,205 кг/м^3

M = pV = 128,205 * 100,11 = 12 834,6 кг или = 128,205 * 133,77 = 17 150 кг

N = 9,8 * 12 834,6 = 125 779,08 Н или = 9,8 * 17 150 = 168 070 Н

Давление покоя = 125 779,08 Н / 194,83 = 645,584 Па или 125 779,08 Н / 195,02 = 644,955 Па ... или 168 070 / 194,83 = 862,649 Па или 168 070 / 195,02 = 861,809 Па

...................................

*Пересчет с более широким радиусом 2,1336 дает нам:

Д = 28 м

г = 2,1336 м

V = πr2L = π * 1,0668 * 2 * 28 = 400,44 м^3

A = 2πrL+2πr^2 = 403,97 м^2

при условии, что плотность (p) остается неизменной, = 128,205 кг/м^3

M = pV = 128,205 * 100,11 = 51 338,4 кг

Н = 9,8 * 51 338,4 = 503 116,32 Н

Давление покоя = 503 116,32 Н / 403,97 = 1 245,43 Па

..............................

Итак, вернувшись с ужина, вики Дюны говорит:

По любым меркам песчаные черви могут вырасти до огромных размеров. Доктор Юэ сообщил, что экземпляры «длиной до 450 метров» были замечены наблюдателями в глубокой пустыне. Для сравнения, самым крупным животным на Земле считался синий кит, длина которого составляла всего 33 метра, или около 7% от длины крупного песчаного червя.

...Некоторые люди считают, что черви от 700 до даже 1000 метров существовали в районах Южного полюса. Это не было ни подтверждено, ни опровергнуто.

Однако есть некоторые разногласия по поводу этих оценок, поскольку фабрики комбайнов, как говорят, имеют длину 120 метров, и все же ... песок, вытесненный его пастью, был описан как вдвое больше ширины. Хотя было заявлено, что этот конкретный образец является крупным представителем вида, песчаный червь с челюстями диаметром 240 метров превосходит по размеру даже мифических, которых можно было бы увидеть в гораздо более глубокой пустыне, чем в типичном районе добычи специй.

http://dune.wikia.com/wiki/Песчаный червь

Итак, давайте попробуем еще больше увеличить размер, чтобы сделать мифического песчаного червя.

L = 1000 м

г = 120 м

V = πr2L = π * 120 * 2 * 1000 = 753 982,2 м^3

A = 2πrL+2πr^2 = 844 460,1 м^2

Округлим плотность (p) в большую сторону, = 130 кг/м^3

M = pV = 130 * 753 982,2 = 98 017 686 кг

N = 9,8 * 98 017 686 = 960 573 322,8 Н

Давление покоя = 960 573 322,8 Н / 844 460,1 = 1137,500 Па

Обратите внимание, что гексактинеллидные губки также могут работать с диоксидом кремния.

Ответы (1)

Давайте посмотрим на некоторые цифры.

Самый высокий зарегистрированный вес синего кита составлял 173 тонны. Они вырастают до 29,9 м в длину, но мы будем использовать некоторые цифры из этого архива . Итак, что у нас есть для нашего экземпляра:

  • Длина: 27,18 м
  • Обхват: 13,90 м
  • Масса: 1 195 639,2 Н (при условии гравитации Земли)

Затем мы можем использовать формулу длины окружности, чтобы найти ширину нашего образца:

С "=" 2 π р

С 2 π "=" р
13.90 2 π "=" р

  • Радиус: 2,21 м
  • Диаметр 4,42 м

В целях оценки теперь мы можем определить блок существ как прямоугольник шириной 4,42 м и длиной 27,18 м. Теперь мы можем вычислить, какую площадь занимает наш образец:

А "=" ж л
А "=" ( 4,42 ) ( 27.18 )

  • Область: 120,14 м 2

Таким образом, давление, которое наш покоящийся образец оказывает на землю, равно:

п "=" Вт А
п "=" 1 , 195639,20 120,14

  • Давление: 9 952,05 Па

Стекло, однако, имеет прочность на сжатие всего 1000 Паскалей .

В результате наш образец разбивал собственную чешуйку, когда спал, не говоря уже о том, когда он двигался или отрывал части своего тела от земли.


Мууски поднимает вопрос о закаленном стекле , поэтому я добавлю немного больше деталей.

При первом просмотре цифры для закаленного стекла выглядят правдоподобно.

  • Прочность на сжатие: 69 МПа (минимум)

Но нам нужно копнуть немного глубже, чтобы увидеть, что нужно для производства закаленного стекла и сможет ли наш образец с этим справиться.

Существует два способа производства закаленного стекла: физический и химический.

Физическое решение (биологически интересное)

Физически закаленное стекло помещается на рольганг и направляется в печь, где оно нагревается до 620°С затем охлаждается потоком воздуха. Преимущество этого метода в том, что наш образец может постоянно выдавливать новые стеклянные чешуйки, поскольку старые откалываются и ломаются. К сожалению, нам потребуется немного магии, чтобы внутренняя печь работала непрерывно при такой высокой температуре.

Химический раствор (биологически сложный)

Химическое закаливание стекла заключается в погружении стекла в ванну, содержащую калиевую соль. 300 °С чтобы ионы натрия в стакане были заменены ионами калия из ванны. Тем не менее, у нас все еще есть проблема с температурой, и животное с самой высокой внутренней температурой тела, похоже, находится в 40-46°С диапазон, в зависимости от того, какой источник вы хотите использовать.

Одно забавное замечание о химическом растворе: в итоге вы получите червяка с сочной, липкой внутренностью. Снимите стеклянную броню, и у вас получится мармеладный червяк!


И последнее замечание: возможно, можно производить какую-то форму соединения стекла, используя свинец или другой материал для укрепления стекла (у меня проблемы с поиском цифр), но производство стекла по-прежнему чрезмерно теплоемко и поэтому требует использования ручного wavium в любом случае. .

Я предполагаю, что это прозрачное стекло, как то, что используется в вашем обычном окне? Есть ли что-то, что можно смешать с чешуей, чтобы сделать ее непрозрачной, но более прочной?
@Muuski Смотрите мою правку.
Я не думал о прочности стекла на сжатие. Интересно, есть ли способ сделать внутреннюю структуру легче?
Кроме того, хотя я знаю о законе квадрата/куба, я не уверен, как он может быть связан с вашими расчетами. Для простоты я буду округлять числа. Предположим, что вместо того, чтобы работать с голубыми китами, мы увеличили анаконду с 4 м до 28 м, получив множитель 7. Средняя анаконда имеет M = 50 кг, r = 0,1524 м, V = 0,29 и A = 3,98. Это сделает новую площадь поверхности 7 ^ 2 * 3,98 = 195,02, а новый объем 7 ^ 3 * 0,29 = 99,47. Но я не знаю, как это повлияет на ваши расчеты? Увеличится ли вес на *7, *7^2 или *7^3? Объемно имеет смысл? Разве 9,8 (7 ^ 3 * 50) не будет = 168 070 Н?
@JaycieBeveri Я не эксперт по закону квадрата-куба, но ваши цифры выглядят хорошо. Кроме того, оказывается, что результирующее давление составляет 861,81 Па, что чуть ниже прочности на сжатие стекла. Просто нужно определить, как ваш суперзмей производит стекло в первую очередь.
Я отредактировал вопрос, включив в него детали, и перепроверил математику. Цифры немного меняются после умножения радиуса на семь и пересчета, а не применения множителя к площади поверхности и объему.