大象撒尿的速度有多快？

大卫·胡 (David Hu) 想知道给大象换尿布是什么感觉。胡是佐治亚理工学院机械工程和生物学助理教授，有两个孩子，所以过去几年他一直在做换尿布的工作。像任何好奇的老师一样，他在流体力学课上提出了一个问题：根据大象膀胱和尿道的尺寸，排空大象膀胱需要多长时间？他的几个更热情的本科生拿着高速摄像机，去动物园测量了真实的过程。

希望没有人需要给大象换尿布，因为那可太重了。大象一次可以排尿约 42.3 加仑。也许“小便”并不是一个准确的描述方式。它更像是破损的下水道管道喷涌而出：每秒几乎有 1.5 加仑的液体从尿道中喷涌而出。

“管道的长度很重要。”

很快，胡和他的实验室也开始观察其他动物，并发现了一些有趣的事情：所有动物排空膀胱的时间似乎都差不多。大象的膀胱几乎有 2 英尺高，能容纳相当于三个大垃圾袋的尿液，而大象排空膀胱的时间与一只 20 磅重的狗（膀胱只能容纳半杯液体）的时间差不多：约 20 秒。胡将其比作把你的厨房水槽和浴缸装满水，拔掉排水管，然后大致同时排空它们。这就是胡所说的“排尿定律”，即几乎所有哺乳动物排空膀胱的时间都相同。排空膀胱需要 20 到 40 秒，无论动物体内能容纳 1 升液体还是 100 升。

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胡告诉《大众科学》 ：“这与膀胱的设计有关。”换句话说，一切都在尿道中，尿道是将尿液从膀胱排出体外的管道。（在男性中，它还运送精子。）“这对于让大型动物更快地排出液体非常重要，”他说。“管道的长度很重要。”因为大型动物似乎利用重力而不是膀胱肌肉来保持液体流动，所以管道越长，单个分子通过的速度就越快。尿道的直径也很重要，它会增加每秒排出的液体量——对于大象来说，是 1.5 加仑。

排空膀胱需要 20 到 40 秒，无论动物可以容纳 1 升还是 100 升液体。

胡和他的团队研究的动物尿道长度和直径的比例几乎是恒定的：长度是宽度的 20 倍。大象尿道的排水管（1 米长，10 厘米直径）的长宽比与老鼠的尿道长宽比完全相同，约为厚钉书钉的大小（1 厘米长，1 毫米直径）。

然而，对于像老鼠这样小的动物来说，排尿的物理原理完全不同。因为它们的膀胱非常小，“重力会留在小动物体内，”胡说。“就像水被卡在一个小顶针里一样。”所以这个理论似乎只适用于体重超过一公斤的哺乳动物。

至于人类，胡并没有真正对我们进行测试，但我们可能也在标准的 20 到 40 秒范围内。（在一项完全非科学的研究中，我花了大约 15.2 秒才吐出一瓶健怡可乐。表现压力。）

《排尿法则》基于大象、牛、山羊和老鼠的高速视频记录，以及 YouTube 上 30 段动物排尿视频和科学文献中已记录的流速。研究人员使用“合适大小的容器”捕捉动物的黄金数据流。

胡教授以科学的名义，对动物的排尿习惯有了不少了解；他们收集的每种动物的数据都面临着各自的数据收集挑战。“大象是最难的，因为你无法强迫大象做任何事情。大象自己决定它想做什么，”他描述道。幸运的是，他们喜欢保持笼子干净，这样研究人员就可以在动物早上出来喝早茶时收集数据。由于大象饲养员要收集尿液进行测试，因此需要一套特殊的锻炼程序，包括在凳子上爬上爬下，训练大象通过这种锻炼程序来排尿。也可以抚摸奶牛的“特定部位”（论文中提到了外阴）来诱使奶牛排尿。“显然它非常喜欢这种感觉，”胡教授说。然后它就尿尿了。

捕捉大象尿液一定很有趣，但除了发表这项研究之外，胡可能在尿液研究方面没有未来。他的团队正在与泌尿科医生和兽医讨论使用流速识别老年雄性动物前列腺问题的可能性，但“我想这就是我想说的关于尿液的全部内容了，”他说。