Страница 4 из 17
Шесть комаров были помещены в клетку, и их полет фиксировала видеокамера со скоростью 1000 кадров в секунду.
Все комары благополучно перенесли удары судьбы. «Они даже не пытались избежать столкновений с каплями, — рассказал биофизик Дэвид Ху, который вместе с коллегами из технологического института Джорджии (г. Атланта, США) затеял этот опыт. — Съемка показала, что в среднем во время дождя комар попадает под каплю раз в 20 секунд. То есть они практически постоянно получали скользящие и прямые удары от гигантских, по меркам мира насекомых, капель.
Однако комары в полете лишь чуть сбивались с курса, а затем быстро приходили в себя и стабилизировали полет».
Биофизик Дэвид Ху.
Чтобы лучше разобраться, что при этом происходит, команда исследователей затем подвергла 20 комаров обстрелу более медленными каплями. Видеосъемка показала, что большинство ударов проходили вскользь по крыльям, ногам и лапкам, не касаясь тела насекомого. Но даже при прямом попадании комар выходит из пике очень быстро. Ху и его коллеги предположили, что так получается из-за малой массы насекомого.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые создали муляж насекомого из шариков пенопласта — того же веса и размера, что и комар. Когда исследователи запустили шарики в свою испытательную клетку, те на мгновение повисли в воздухе, пока капли воды не ударили по ним сверху.
Личинки комара постоянно живут в воде, пока не превратятся во взрослых насекомых. Так что влаги комары совершенно не боятся.
Эксперименты показали, что капли воды замедлялись при ударе очень незначительно. Это означает, что они лишь слегка задевают комаров — те очень легки и отскакивают от удара в сторону. Кроме того, наблюдения показали, что капли дождя большей частью пролетали мимо комаров.
Ху и его соавторы в докладе, опубликованном в Трудах Национальной академии наук США, сделали вывод, что удивительная живучесть комаров под дождем объясняется не только легкостью комара, но также прочностью и гибкостью его экзоскелета — внешней оболочки, которая защищает внутренние органы.
Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи организовали для комаров еще стресс-тест, сжимая тела насекомых, чтобы выявить, какую силу они способны выдержать. Расчет показал, что давление капли составляло от 200 до 600 дин. А комары смогли летать и после сжатия их с силою в 3000–4000 дин, что, как уже говорилось, равно перегрузке в 300 g. Это рекорд стойкости для живых существ.
Ученые полагают, что проведенные ими исследования помогут при разработке микролетательных аппаратов, отдельные модели которых малы, как стрекозы, и все …???…
ТУМАН ДЛЯ НИХ СТРАШНЕЕ…
Комары, которые, как недавно выяснилось, не боятся дождя, гораздо хуже чувствуют себя в тумане. «Дождевые капли и туман по-разному воздействуют на комаров», — сообщает Эндрю Дикерсон, один из коллег Дэвида Ху.
Дело в том, что с дождевой каплей комар сталкивается примерно раз в 20 секунд. А частички тумана — весом в 20 миллионов раз меньше комара каждая — тем не менее, окружают его постоянно и мешают ему махать крыльями.
С помощью высокоскоростной съемки исследователям удалось заметить, что в густом тумане у комаров уменьшается частота взмахов крылышками: и поддерживатьчаще используются военными для наблюдения в зонах военных действий и поисково-спасательных операциях.
В заключение можно добавить, что Дэвид Ху, математик по образованию, большую часть времени посвящает изучению способов передвижения животных и насекомых. Так, мы уже писали о том, как он в сотрудничестве с другими учеными исследовал движение змей.
Кроме того, он создал робота-водомерку и объяснил, как муравьи переправляются через реки, строя плоты из собственных тел, крепко сцепляясь друг с другом.
…???… вертикальное положение для устойчивого полета им становится крайне проблематично.
Причина в том, что капельки тумана препятствуют работе жужалец — булавовидных придатков грудного отдела, являющихся видоизмененными задними крыльями комаров. Эти небольшие органы, сопоставимые по размерам с частичками тумана, вибрируют в противофазе с крыльями и отвечают за ориентацию тела в пространстве.
Из этого, кстати, следует довольно полезный практический вывод. Чтобы быстро избавиться от надоедливых комаров, в квартире надо опрыскать воздух мелкодисперсным спреем, состоящим из мельчайших капелек искусственного тумана с добавлением ядовитого для комаров вещества.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Кипяток по-новому
Американские химики сообщают, что придумали новый способ кипячения воды. Технологию можно использовать при создании недорогих компактных устройств для очистки питьевой воды, стерилизации медицинских инструментов и дезинфекции сточных вод, сообщает журнал ACS NANO — одно из изданий Американского химического общества, которое насчитывиет ныне более 164 000 членов.
Открытие состоялось, можно сказать, случайно. Доктор наук Нноми Халлас и профессор Питер Нордлендер вместе с коллегами из Университета Уильяма Марша Раиса в Хьюстоне вообще-то исследовали воздействие света на мелкие частицы металла.
При этом неожиданно выяснилось, что наночастицы металла, ширина которых в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса (приблизительно 40 нанометров), поглощают аномально большое количество световой энергии, что заставляет их быстро нагреваться.
Дальнейшие исследования показали, что если частицы металла поместить в воду и сфокусировать на ней солнечный свет, то она закипит через считаные секунды. Каждая частица в растворе при нагревании формирует кромочный пузырек пара, который отрывается от частицы и всплывает на поверхность жидкости. Процесс визуально мало чем отличается от обычного кипения воды в кастрюле.
Таким способом можно производить не только водяной пар, но и дистиллировать спирт, получая очищенный этанол. Кроме того, для повышения эффективности процесса металл можно заменить наночастицами диоксида кремния или золота. Пузырьки пара начинают образовываться через 5… 20 секунд после начала облучения. КПД процесса впечатляет: 82 % поступающей солнечной энергии поглощается наночастицами.
Схема солнечного нагрева наночастиц.
«Это исследование открыло революционные методы использования наночастиц в солнечной энергетике, — сказал профессор химии и биохимии Калифорнийского университета Пауль Вейс, главный редактор журнала ACS NANO. — Разработка может быть очень полезна. Например, с помощью нее можно опреснять и очищать воду, создавать компактные солнечные источники пара для стерилизации и поддержания нормальных санитарных условий в малообеспеченных водой районах».
Сейчас разработку хотят использовать для создания компактной установки по очистке питьевой воды. В ближайшем будущем планируется создать компактные устройства для дистилляции сточных вод, поскольку в процессе могут быть задействованы растворы, различные по своему составу. Разработчики также полагают, что мощности струй пара будет достаточно для того, чтобы привести в движение турбину, так что новую технологию можно будет применять и в энергетике.