Электродинамический полёт бабочки

Следует иметь в виду, что такое “подвешивание”, возникающее в результате одного взмаха крыльями вниз-вверх, длится, в лучшем случае, десятые доли секунды — во-первых, из-за деградации облачка положительных ионов в результате его расширения и процессов рекомбинации, а, во-вторых, из-за стока отрицательных зарядов с бабочки. Поразительно, но обычно сток зарядов с бабочки организован таким образом, чтобы при этом возникали электрические силы, которые толкали бы бабочку вперёд! В самом деле: корпус бабочки обычно покрыт длинными и довольно-таки жёсткими волосками, которые не торчат абы как, а загнуты назад таким образом, что их острые кончики находятся позади корпуса. Ясно, что именно через эти острые кончики происходит наиболее интенсивный сток избыточного электричества с бабочки. Причём, электрическое отталкивание между теми зарядами, которые успели стечь, и теми избыточными зарядами, которые стечь не успели, толкает бабочку вперёд. Подобный электростоковый движитель легко моделируется в лаборатории — например, S-образной вертушкой с заострёнными концами, которая приводится во вращение при стоке электричества с этих концов [3].

Таким образом, бабочка в полёте представляет собой миниатюрную и высоко-эффективную электрическую машину, при рабочем цикле которой возникают электрические силы, подтягивающие её вверх и подталкивающие её вперёд. При частоте ударов крыльями в несколько герц, электродинамический полёт бабочки является, конечно, неровным — порхающим. Впрочем, некоторые ночные бабочки, например, совки и бражники, имеют, по сравнению с вышеописанным случаем, меньшее отношение площади крыльев к собственной массе, но зато они машут крыльями с частотой 30-40 Гц. В результате их полёт, с применением электродинамических сил, оказывается настолько ровным, что бражник, например, без особого труда зависает рядом с ночными цветками, в которые он запускает свой гибкий хоботок, чтобы пить нектар.

Вернёмся к бабочкам с “низкочастотным” электродинамическим полётом и кратко остановимся на вопросе о том, каким образом они поворачивают в полёте вправо-влево. С учётом вышеизложенного, мы не усматриваем возможности для того, чтобы бабочка выполняла эти повороты с помощью электрических сил. Зато у бабочки имеется возможность использовать для этих целей аэродинамические силы, и, по-видимому, эта возможность обусловлена наличием задней пары крыльев. Для того, чтобы лететь прямо, бабочка синхронно работает передними и задними крыльями. Но задние крылья могут работать и независимо от передних. И, при поднятых вверх крыльях, из-за взмахов правым задним крылом происходил бы занос задней части корпуса влево, а из-за взмахов левым задним крылом — вправо.

Но, конечно, главную роль при полёте бабочки играют всё-таки электродинамические силы, для порождения которых крылья и покрыты чешуйками. Крылья насекомых, не снабжённые чешуйками — даже если они трутся о воздух при больших частотах взмахов — не производят ощутимой ионизации воздуха, в отличие от крыльев бабочек. Вот почему на экранах радиолокаторов стаи бабочек в полёте хорошо заметны, а, скажем, гораздо более мощные тучи из комаров — совсем не заметны. Кстати, размеры чешуек на крыльях бабочек микроскопические; и, с точки зрения аэродинамики, практически безразлично, покрыты крылья чешуйками или нет. То есть, утрата бабочкой чешуек не сказалась бы заметным образом на аэродинамических свойствах крыльев. Между тем, при утрате даже относительно небольшой части чешуек бабочка теряет способность к полёту. И теперь это понятно: электрическая подъёмная сила пропорциональна квадрату числа создаваемых ионов; и если, например, из-за потери части чешуек число создаваемых ионов уменьшится вдвое, то электрическая подъёмная сила уменьшится при этом вчетверо.

Итак, имеется множество указаний на то, что полёт бабочек основан, главным образом, на электродинамических силах. Похоже, нет аналогов способу передвижения в воздухе, которым владеют эти поразительные создания!

Ссылки.

[1] А. А. Гришаев. Управление вибрационным полётом у пчелы. — Доступна на данном сайте.

[2] П. Н. Тверской. Атмосферное электричество. Л., “Гидрометеоиздат”, 1949.

[3] Р. В. Поль. Введение в учение об электричестве. М.-Л., “Государственное технико-теоретическое изд-во”, 1933.

Источник: http://newfiz.narod.ru

Поступило на сайт: 20 декабря 2004.