Птичье яйцо

Птичье яйцо

Птичье яйцо по праву можно назвать одним из наиболее совершенных созданий природы. Известковый материал скорлупы яйца хрупкий и непрочный, тем не менее в целом виде скорлупа благодаря своей форме обладает достаточной прочностью и жесткостью. Формы птичьего яйца довольно разнообразны. Однако чаще встречаются с конически заостренной формой в направлении от тупого конца к острому. Отсюда название «яйцевидная форма». Для геометрической классификации яйца применяется индекс его формы ". Он равен отношению максимального поперечного диаметра яйца к его длине, умноженному на 100. Индекс формы колеблется в широких пределах: яйцо обыкновенного удода очень вытянуто, его индекс формы равен 0,57, яйцо перепелятника с индексом формы 0,84 приближается к сфере. У домашних птиц из семейства куриных этот индекс колеблется от 70 (у гуся) до 75,5 (у цесарки). У многих птиц, например, обыкновенной неясыти, большой поганки, филина, козодоя, колибри, яйца по форме приближаются к эллипсоиду. представлено яйцо травника из отряда Куликовых, форму которого можно описать вращением кривой, составленной из части окружности и параболы.

Исследования показали, что яйцевидная форма обеспечивает большую прочность, чем сферическая. П. Хаузерман (ФРГ) построил индивидуальный жилой дом яйцевидной формы. При сооружении серии таких домов была получена экономия на материалах и опалубке в связи с малой толщиной оболочки.

Много интересных сложных форм наблюдается у морских и речных моллюсков. Среди причудливых по форме рапа-нов и незамысловатых мидий выделяется морской гребешок (Mizuhopecten yessoensis).

Динамическая форма волнистой двустворчатой оболочки, мягкий пастельный цвет, легкая и надежная конструкция, испытанная тяжестью толщи воды — готовое пространственное покрытие. Не один раз она вдохновляла архитекторов на создание оригинальных, запоминающихся сооружений. Образное копирование, использование  принципа  волнистости створки гребешка позволило создать рациональные конструктивные формы. Но сколько неиспользованных возможностей кроется в моделировании целостной формы этой оболочки, в комплексном использовании ее свойств?

Многому можно поучиться у природы, исследуя панцирь черепахи. Средняя часть его нижней половины действует как поперечина, работающая на растяжение. Края верхней оболочки, скрывающие голову и хвост, являются козырьками (консолями). Этот принцип может быть с успехом применен для различных зрелищных зданий и сооружений. Моделирование природной формы предполагает выявление закономерностей ее образования. С этих позиций рассмотрим строение формы верхней створки морского гребешка. Измерение габаритных размеров не вызывает никаких затруднений. А вот установление точек волнистой поверхности значительно осложняет задачу. Чтобы достаточно полно охарактеризовать эту поверхность, необходимо установить пространственные координаты огромного количества точек — трудоемкий и длительный путь. Гораздо проще и точнее можно получить модель формы на основе учета способа ее образования.

Внимательно присмотревшись, можно различить на поверхности створки два типа (семейства) линий, развивающихся из узловой точки вдоль формы и опоясывающих ее. Этот естественный каркас линий дает наиболее полную информацию о поверхности формы. Геометрический анализ показывает, что замкнутые плоские линии каркаса подобны, одну из них легко отобразить на листе бумаги обводкой контура створки. Коньковая, характерная линия формы, принадлежащая плоскости ее симметрии — спираль. Ее можно получить в естественном виде при помощи слепка с оригинала. Две эти линии составляют основу геометрического (естественного) определителя поверхности рассматриваемой створки гребешка. Перемещаясь закрепленной точкой по спирали, замкнутая кривая при сохранении подобия уменьшаясь или увеличиваясь, опишет в пространстве поверхность. Траектории движения ее точек, не лежащих в плоскости симметрии, являются пространственными спиралями. Достаточно изменить форму одной кривой или ее положение в пространстве, чтобы получить новую поверхность. А это значит, что на основе такого способа образования можно проанализировать любую улиткообразную   форму и показать, например, что формы виноградной улитки и морского гребешка по принципу образования аналогичны.