Зимородок научил японский скоростной поезд тишине

Зимородок охотится, падая. Он следит за водой с ветки, а потом бросается вниз головой и врезается в поверхность, чтобы схватить маленькую рыбку. Для птицы это резкая перемена: только что она двигалась в лёгком, разреженном воздухе, а в следующий миг — в воде, которая в сотни раз плотнее. И всё же нырок выглядит аккуратным и тихим. Причина — в форме передней части птицы.

В 1990-х годах инженеры одной из японских скоростных железных дорог столкнулись с задачей, для которой понадобилась именно такая форма. Их поезда были быстрыми и плавными, но с тоннелями возникали проблемы. Поезд, влетающий в тоннель, толкает воздух перед собой, сжимая его в волну давления, которая бежит вперёд по тоннелю. Когда эта волна доходит до другого конца, она вырывается наружу разом, с громким хлопком. Люди, жившие у выездов из тоннелей, слышали удар каждый раз, когда проходил поезд, а более быстрый поезд делал только хуже.

Решение пришло от зимородка. Его клюв длинный и острый и равномерно расширяется от кончика к голове. Это постепенное расширение позволяет птице входить в воду без резкого толчка: вода раздвигается понемногу, а не вся сразу. Поезд, въезжающий в тоннель, испытывает похожий скачок — из открытого воздуха в тесную трубу с воздухом, которому некуда деться. Поэтому инженеры дали новому поезду длинный нос в форме клюва зимородка.

Так появился синкансэн серии 500, который вышел на линию в марте 1997 года и в обычной эксплуатации ездил со скоростью 300 километров в час. Новый нос входил в тоннели достаточно мягко, чтобы укротить хлопок, и принёс пользу и в другом. По описаниям проекта, обновлённый поезд мог ехать на 10 процентов быстрее, расходуя на 15 процентов меньше электричества, и был тише для людей, живущих вдоль линии.

Длинный остроносый поезд стал одним из самых узнаваемых в Японии. Он работал на оживлённой линии между Токио и Осакой с 1997 по 2010 год, а потом продолжил службу на более медленных маршрутах с остановками дальше на западе — всё с тем же птичьим носом.

Сегодня это один из самых известных примеров биомимикрии — подхода, при котором инженерные задачи решают, заимствуя конструкции, уже испытанные природой. Красота этой истории в том, насколько прямое здесь совпадение. Птица и поезд сталкиваются с одной и той же физикой — быстрое тело переходит из одной среды в более плотную, — и решают её одинаково: начать узко и расширяться постепенно.

Мы знаем, что это сработало, потому что результаты записаны в цифрах, а не во впечатлениях: поезд стал быстрее, счёт за электричество — меньше, а шума у выездов из тоннелей — меньше, а ведь именно с этой жалобы всё и началось. Так что, когда в следующий раз увидите фотографию японского скоростного поезда, посмотрите на его длинное острое лицо. Где-то в его конструкции прячется маленькая синяя птица, ныряющая за обедом.