The other "Golden Rule" - David L. Hu

Переводчик: Anton Zamaraev Редактор: Rostislav Golod

A cat’s bladder can only store a golf ball’s worth of urine.

Мочевой пузырь кошки вмещает объём мочи размером с мяч для гольфа.

For humans, it’s a coffee mug and for elephants, a kitchen trash can.

У людей — это кофейная кружка, а у слонов — кухонное мусорное ведро.

An elephant’s bladder is 400 times the size of a cat’s,

Мочевой пузырь слона в 400 раз больше, чем у кошки,

but it doesn’t take an elephant 400 times longer to pee.

но слону не требуется в 400 раз больше времени справить малую нужду.

So, how does this work?

Почему же это так?

The answer lies in what scientists call the “Other Golden Rule.”

Ответ кроется в том, что учёные назвали «новым золотым правилом физики».

It applies to mammals, which pee out some of their wastes in a yellowy liquid.

Оно касается млекопитающих, выводящих часть отходов в виде желтоватой жидкости.

Other classes of animals use different systems and methods to excrete waste.

Остальные виды животных используют другие системы и методы для удаления отходов.

The Rule describes how urinary organs and forces change with body size,

Правило объясняет, как органы мочеиспускания

и ​​физические силы изменяются с размером тела,

enabling a range of mammals to achieve similarly rapid relief.

из-за чего млекопитающие достигают одинаково быстрого облегчения.

There are two main factors contributing to urination speed:

На скорость мочеиспускания влияют два основных фактора:

bladder pressure and gravity.

давление в мочевом пузыре и сила тяжести.

Bladder pressure is created when mammals contract their muscles

Давление в мочевом пузыре создаётся, когда млекопитающие сокращают мышцы,

to squeeze urine out.

чтобы опорожнить мочу.

This pressure is equal to the applied muscular force per unit area but,

Это давление равно приложенной мышечной силе на единицу площади,

since these factors scale proportionally,

но, поскольку эти факторы масштабируются пропорционально,

bladder pressure doesn’t actually change much depending on body size.

давление в мочевом пузыре на самом деле не сильно зависит от размера тела.

Meanwhile, the effects of gravity do vary across species.

Между тем, гравитация действительно влияет на разные виды по-разному.

Mammals have a pipe-like organ called the urethra

У млекопитающих есть напоминающий трубку орган, который называется уретрой.

that transports urine from a higher elevation to a lower one—

Он переносит мочу сверху вниз,

specifically, from the bladder down to where urine exits the body.

а именно — от мочевого пузыря до мочевыводящего отверстия.

In doing so, the urethra harnesses the power of Torricelli’s Law,

При этом в уретре сила измеряется по формуле Торричелли,

which states that flow rate increases with container height.

согласно которой скорость потока растёт по мере увеличения высоты контейнера.

Take these two containers holding the same volume of liquid.

Возьмём эти два контейнера с одинаковым объёмом жидкости.

When identically punctured at the bottom,

Имея одинаковые выпускные отверстия,

the vertical container drains nearly twice as fast.

вертикальный контейнер опорожняется почти в два раза быстрее.

This is because the water’s falling from a greater elevation difference.

Всё потому, что вода падает с бо́льшей высоты.

By transporting urine from high to low, the urethra has a similar effect.

В уретре моча перемещается сверху вниз, и поэтому в ней наблюдается схожий эффект.

The urethra is probably not perfectly vertical,

Уретра не является строго вертикальной,

so its length doesn’t tell us exactly how far the urine falls.

поэтому по длине нельзя точно определить, с какой высоты спускается моча,

However, it’s a good approximation.

однако этот метод даёт хорошее приблизительное значение.

The urethra’s diameter also affects flow rate.

На скорость потока влияет и диаметр уретры.

When that vertical container’s exit hole has a larger diameter,

Когда выходное отверстие вертикального контейнера имеет бо́льший диаметр,

the water drains out even faster.

вода вытекает ещё быстрее.

The length and diameter of an animal’s urethra varies

Длина и диаметр уретры у животных разнятся

depending on its species and whether it has a penis or vagina.

в зависимости от вида и пола.

For example, a female elephant has a meter-long urethra

Например, у самки слона длина уретры составляет почти метр,

with a thirty-five millimeter diameter.

а диаметр — тридцать пять миллиметров.

A person with a vagina has a urethra that is more than 20 times shorter

У женщины уретра более чем в 20 раз короче

and 5 times thinner.

и в 5 раз тоньше.

The elephant’s longer, wider urethra is what allows it to urinate

Более длинная и широкая уретра у слона позволяет животному мочиться

for a comparable amount of time as a human.

за примерно то же время, что и человеку.

Indeed, if an elephant had the urethra of a housecat,

Действительно, будь у слона уретра домашней кошки,

it might take it about 2 hours to drain its bladder.

опорожнение мочевого пузыря могло бы занять около двух часов!

It’s hypothesized that the Other Golden Rule

Есть версия, что новое золотое правило действует ещё потому,

is conserved because quicker pees may both reduce vulnerability to predators

что быстрое мочеиспускание, скорее всего,

снижает уязвимость для хищников и быстрее удаляет болезнетворные патогены.

and flush out disease-causing pathogens.

Но у правила есть ограничения.

But the Rule has limitations.

It’s only been shown to apply to non-aquatic mammals.

Оказалось, что оно применимо только для сухопутных млекопитающих.

And the Rule doesn’t apply to mammals under three kilograms.

И не распространяется на млекопитающих весом менее трёх килограммов.

They actually pee in droplets, not continuous streams,

Оказывается, что они писают каплями, то есть прерывисто,

because surface tension breaks up their tiny jets of urine.

потому что образованию тонких струй мочи препятствует поверхностное натяжение.

Even within non-aquatic mammals above three kilograms,

Даже у сухопутных млекопитающих весом более трех килограммов

different behaviors disrupt the Other Golden Rule.

новое золотое правило физики нарушается различными моделями поведения.

Male dogs don’t always fully empty their bladders

Кобели не всегда полностью опустошают мочевой пузырь,

and will instead tinkle in short spurts to mark their territory.

а пускают короткие струйки, чтобы пометить территорию.

Male pandas sometimes pee in handstands, marking bark higher up on trees

Самцы панды становятся на передние лапы и писают стоя, помечая повыше кору,

in order to broadcast their scent to potential mates.

чтобы подать запахом сигналы потенциальным партнёршам.

Handstand pees take longer because urine must work against gravity.

Мочиться в такой позе приходится дольше из-за противодействия силе гравитации.

Underwater pees are also lengthier

Мочеиспускание под водой также занимает больше времени,

because the external water pressure counteracts the internal forces

потому что внешнее давление воды противодействует внутренним силам,

resulting from elevation difference.

вызванным перепадом высот.

Whether it’s with the intensity of a fire hydrant or a squirt gun,

Будь то интенсивность пожарного гидранта или побрызгивание струйного пистолетика,

this system swiftly delivers our urine to the outside world.

эта система быстро выводит мочу из организма во внешний мир.