有些動物會利用空蝕現象來捕抓獵物或抵禦攻擊者,鼓蝦(Pistol Shrimp)是最好的例子。這種 5 公分長的蝦科動物也被稱為手槍蝦,只因為牠會把敵人打倒。
牠可以用那對手槍螯發出比噴射機還大的聲音,大約是200 分貝,這讓牠成為世界上聲音最大的動物。小動物聽到會昏倒,較大的攻擊者也會迅速逃跑,就算是潛水艇的聲納設備也會被破壞。手槍蝦之所以能發出這麼大的聲音,是因為空蝕現象,牠會忽然用力合上手槍螯,朝攻擊者射出一股水流,這股水流後面會形成水蒸氣,並隨著一聲巨響而內爆。
有趣的是,手槍蝦可能根本就聽不到大爆炸的聲音。研究人員沒發現蝦子具有聽力器官,這點也許對瘋狂大爆炸會更好。
除此之外,手槍蝦不只會用螯產生轟雷聲,還會產生閃電,當空氣泡內爆時,會釋放很多能量,所以會出現「聲致發光」(Sonoluminescence)的現象,也就是當液體受到強烈壓力波動時,所發出的光效應。可惜的是,人類無法用肉眼看到閃電,但如果你可以利用相機超慢動作動態攝影的功能來拍攝手槍蝦,這樣就能看到聲致發光的現象。這看起來真的非常不可思議!發現這種效應的人非常高興,甚至將這效應稱為「蝦發光」(Shrimpoluminescence)。
總而言之,手槍蝦是種非常迷人的動物,可以單獨替牠寫出一整本書,私底下牠也是很喜歡社交的,喜愛和小魚或海葵一起生活,也經常和帶條紋的蝦虎魚一同住在山洞裡。
手槍蝦會整天待在洞裡,沒有敵人來襲時蝦虎魚會在洞口游來游去,但要是有章魚在附近游來游去,蝦虎魚就會飛快游回洞穴,並害怕發抖,然後就是手槍蝦表現的時候了,牠會衝出山洞,伸出螯砸向攻擊者。
如果牠在戰鬥中輸了,把螯弄斷了,牠只要修復自己就好了,另一邊的正常螯還是可以攻擊,而斷掉的螯會再重新長出來。
手槍蝦那麼強大的自癒力對「勇敢號驅逐艦」這種艦艇來說當然不可能有。
1893 年,艦艇上的工程師不得不在這裡與有破壞力的空蝕作用鬥智,他們成功了!這艘艦艇沒有轉動很快的大螺旋槳了,而是幾個較小的螺旋槳,功率也稍小,這樣水流就沒有那麼快,空蝕現象也減少了。
就這樣,這艘船艦最後能以 32 節的速度出海航行,在 19 世紀末,這個速度的確非常快,報紙終於稱它為「世界上最快的船艦」,工程師們對此感到很滿意。
後來,他們只改變了一件事,就是在船頭安裝了一個魚雷發射管,可以朝敵方艦艇射擊。但這後來被證明是不切實際的,因為「勇敢號驅逐艦」現在的速度超級快,根本已經有可能超過它自己魚雷的速度了。
這已經是一百多年前的事了,現在有許多巧妙的解決方法,可以保護船隻免受空蝕現象損壞。
有些螺旋槳的設計會讓空氣從它的邊緣流出去,那些小氣泡的作用就會像阻尼器一樣,當水在螺旋槳後面流動過快且壓力過低時,氣泡就會膨脹,進而防止形成空氣泡。這個技術對軍艦也很有用,因為可以讓船艦變得更安靜,就如同我們從手槍蝦身上知道的那樣,氣泡破裂的聲音非常大,這樣會害船隻被敵人的聲納定位到。
——本文摘自《神奇物理學:從重力到電流,日常中的科學現象原來是這麼回事!》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。