蜘蛛使用电场飞行,我们可能最终知道如何
由于从未进化出翅膀,许多种类的蜘蛛反而进化出了一种不可思议的能力,只需在它们精致的屁股上悬挂几根短线,就可以飞上天空。
这种无脊椎动物对滑翔伞的作用从未完全清楚,尽管历史上生物学家认为它可能与靠近地球表面的变暖空气漩涡有关。
然而,另一种建议正在引起关注,因为越来越多的证据支持一种相当蒸汽朋克的机制。与其乘坐热气流,蜘蛛可能会乘着电潮飞向天空。
布里斯托大学的研究人员在2018年进行的研究表明,天气活动产生的电场足以将一根带静电的蛛网及其航空蛛形纲动物拖离地面。
现在,一项新的研究模拟了多条悬挂蜘蛛线上的电磁相互作用背后的数学,为讨论提供了重要的新细节。
这并不是说电荷一定要对科学家称为气球的现象负责,无论是全部还是部分。但它确实回答了一系列关于实际工作中的物理问题。
一段时间以来,蜘蛛可以在其网中添加少量电荷以捕捉猎物(并可能吸收污染物)这一事实一直是实验研究的焦点。
不幸的是,在实验室条件下测量短线漂移的静电活动要困难得多。
因此,研究人员通过使用简单的模型来确定从蜘蛛臀部纺出的单根带静电的线如何与大气自身的弱带电场相互作用,从而使事情变得简单。
实际上,膨胀的蜘蛛可以旋转两根、三根甚至几十根细线来让它们起身、起身和离开。涂有负电荷材料的每条线如何与其他线相互作用是一个悬而未决的问题。
为了探索这个问题,黎巴嫩圣母大学路易斯分校的物理学家CharbelHabchi和加州大学洛杉矶分校的MohammadK。Jawed将先前研究的测量结果与计算机图形学中常用的算法相结合来追踪头发。
将两到八根虚拟毛发连接到一个代表一种微小蜘蛛的2毫米宽的球体上,他们可以调整一系列变量,例如电荷分布、大气电场和空气阻力,并观察它的飞行。
起初,这些螺纹都或多或少地保持垂直。但随着模拟的展开,沿线的负电荷被推开,将股线的集合扩大成倒锥形。
这反过来又减慢了它们的上升速度,导致它们下降并且股线再次聚集在一起,使得静电排斥和大气阻力之间的张力成为决定蜘蛛气球线数的重要因素。
我们认为,至少对于小型蜘蛛来说,在没有向上气流的任何帮助下,电场会导致气球膨胀,Habchi告诉物理学的RachelBerkowitz。
至于较大的蜘蛛,可能需要从上升的气流中进行良好的踢,这意味着蜘蛛飞行背后的竞争假设可能并不那么相互排斥。
拥有一个健全的模型是一回事。通过实验支持它将是一个更大的挑战。
另一方面,如果数学有效,它可能成为蜘蛛启发飞行技术新途径的基础,用于将纳米级无人机送出地球气流或遥远的世界。