Преди половин век американският математик Едуард Лоренц си задава въпроса дали пеперуда, която размахва крила в Бразилия, може чрез хаотичен ефект на доминото да предизвика торнадо в Тексас.
Ако вместо това беше попитал дали достатъчно скакалци, които размахват крила, могат да заредят въздуха със силата на гръмотевична буря, въпросът можеше да стане също толкова известен. Не го е направил, но сега вече имаме отговор.
Ново изследване на влиянието на летящите насекоми върху атмосферните електрически полета установи, че махането на множество малки крила може да наелектризира въздуха по същия начин, по който въртящите се облаци водни пари могат да заредят въздуха в буря, предаде "ScienceAlert".
Макар това да не означава, че трябва да се притесняваме от библейските нападения на стрелящи с мълнии скакалци, то може да е доказателство за необходимостта да се вземат предвид биологичните явления при моделирането на локални модели в атмосферното електрическо поле.
Приближете се към атомите, изграждащи праха, влагата и частите от телата на насекомите, които се движат във въздуха над вас. Ще откриете, че електроните се разбъркват като дребни пари в джоба на бегач.
При достатъчно раздвижване тези отрицателно заредени частици могат да се изсипят от положително заредените си джобове, създавайки разлика, наречена потенциален градиент.
По време на буря малки ледени частици, издигащи се на въздушни стълбове, могат да се трият с по-големи фрагменти, падащи към земята, създавайки транспортна лента от заряди, които преувеличават потенциалните градиенти между върховете на облаците, дъната на облаците и земята под тях.
Въпреки че натрупването на заряд е невидимо, ефектът не е такъв. След като градиентът достигне критична точка, се образуват йонизирани канали и балансът ефективно се изравнява в порив, който виждаме като мълния.
Дори при липса на мълния зоните с контрастни заряди могат да оказват влияние върху движението на йони, включително различни замърсители и прахови частици.
Разнообразни фактори могат да определят големината и разположението на потенциалните градиенти - от движението на облаците до валежите и дори дъждовете от космически лъчи, но досега никой не беше разглеждал влиянието на биологичните явления.
"Винаги сме разглеждали как физиката влияе на биологията, но в един момент осъзнахме, че биологията може да влияе и на физиката", казва първият автор на изследването Елард Хънтинг, биолог от Бристолския университет във Великобритания.
"Интересува ни как различните организми използват статичните електрически полета, които са почти навсякъде в околната среда."
През последните години стана ясно, че насекомите и другите безгръбначни могат да носят заряди, които им придават малък потенциал спрямо заобикалящата ги атмосфера. Малките паяци дори могат да използват този трик, за да се изстрелят в небето.
Но никога не е било измервано как този мъничък потенциал се натрупва в рояци. Затова Хънтинг и екипът му се отправят към полевата станция на Училището по ветеринарни науки към Бристолския университет, за да очакват роенето на една от многото пчелни колонии.
Използвайки монитор за електрическо поле и камера за наблюдение на плътността на пчелите, изследователите проследяват локалния потенциален градиент на рояк в движение. В продължение на 3 минути насекомите преминават покрай тях, повишавайки потенциалния градиент над главата си с до 100 волта на метър.
По-късно анализът потвърди, че напрежението е свързано с концентрацията на рояка, което позволи на изследователите да предвидят с достатъчна увереност как даден брой пчели, които бръмчат в определен участък от въздуха, могат да повлияят на заряда на атмосферата.
След като разбрали, че оценките им се потвърждават при тестването на пчелите, екипът приложил същата логика и за други насекоми, които се роят.
Вземайки индивидуалните заряди за скакалците и увеличавайки ги до численост, изследователите изчисляват, че един значителен рояк скакалци може потенциално да генерира плътност на заряда, която не се различава от тази при електрическите бури.
"Интердисциплинарността е ценна тук - електрическите заряди могат да изглеждат като нещо, което живее само във физиката, но е важно да знаем колко е чувствителен целият природен свят към електричеството в атмосферата", казва Джайлс Харисън, атмосферен физик от Университета в Рединг.
В другия край на скалата, този рисков за торнадо агент на хаоса - пеперудата - би трябвало да работи заедно в огромен брой, за да има някаква надежда да промени напрежението в атмосферата в значителна степен.
Вероятно това е за добро.
Ако вместо това беше попитал дали достатъчно скакалци, които размахват крила, могат да заредят въздуха със силата на гръмотевична буря, въпросът можеше да стане също толкова известен. Не го е направил, но сега вече имаме отговор.
Ново изследване на влиянието на летящите насекоми върху атмосферните електрически полета установи, че махането на множество малки крила може да наелектризира въздуха по същия начин, по който въртящите се облаци водни пари могат да заредят въздуха в буря, предаде "ScienceAlert".
Макар това да не означава, че трябва да се притесняваме от библейските нападения на стрелящи с мълнии скакалци, то може да е доказателство за необходимостта да се вземат предвид биологичните явления при моделирането на локални модели в атмосферното електрическо поле.
Приближете се към атомите, изграждащи праха, влагата и частите от телата на насекомите, които се движат във въздуха над вас. Ще откриете, че електроните се разбъркват като дребни пари в джоба на бегач.
При достатъчно раздвижване тези отрицателно заредени частици могат да се изсипят от положително заредените си джобове, създавайки разлика, наречена потенциален градиент.
По време на буря малки ледени частици, издигащи се на въздушни стълбове, могат да се трият с по-големи фрагменти, падащи към земята, създавайки транспортна лента от заряди, които преувеличават потенциалните градиенти между върховете на облаците, дъната на облаците и земята под тях.
Въпреки че натрупването на заряд е невидимо, ефектът не е такъв. След като градиентът достигне критична точка, се образуват йонизирани канали и балансът ефективно се изравнява в порив, който виждаме като мълния.
Дори при липса на мълния зоните с контрастни заряди могат да оказват влияние върху движението на йони, включително различни замърсители и прахови частици.
Разнообразни фактори могат да определят големината и разположението на потенциалните градиенти - от движението на облаците до валежите и дори дъждовете от космически лъчи, но досега никой не беше разглеждал влиянието на биологичните явления.
"Винаги сме разглеждали как физиката влияе на биологията, но в един момент осъзнахме, че биологията може да влияе и на физиката", казва първият автор на изследването Елард Хънтинг, биолог от Бристолския университет във Великобритания.
"Интересува ни как различните организми използват статичните електрически полета, които са почти навсякъде в околната среда."
През последните години стана ясно, че насекомите и другите безгръбначни могат да носят заряди, които им придават малък потенциал спрямо заобикалящата ги атмосфера. Малките паяци дори могат да използват този трик, за да се изстрелят в небето.
Но никога не е било измервано как този мъничък потенциал се натрупва в рояци. Затова Хънтинг и екипът му се отправят към полевата станция на Училището по ветеринарни науки към Бристолския университет, за да очакват роенето на една от многото пчелни колонии.
Използвайки монитор за електрическо поле и камера за наблюдение на плътността на пчелите, изследователите проследяват локалния потенциален градиент на рояк в движение. В продължение на 3 минути насекомите преминават покрай тях, повишавайки потенциалния градиент над главата си с до 100 волта на метър.
По-късно анализът потвърди, че напрежението е свързано с концентрацията на рояка, което позволи на изследователите да предвидят с достатъчна увереност как даден брой пчели, които бръмчат в определен участък от въздуха, могат да повлияят на заряда на атмосферата.
След като разбрали, че оценките им се потвърждават при тестването на пчелите, екипът приложил същата логика и за други насекоми, които се роят.
Вземайки индивидуалните заряди за скакалците и увеличавайки ги до численост, изследователите изчисляват, че един значителен рояк скакалци може потенциално да генерира плътност на заряда, която не се различава от тази при електрическите бури.
"Интердисциплинарността е ценна тук - електрическите заряди могат да изглеждат като нещо, което живее само във физиката, но е важно да знаем колко е чувствителен целият природен свят към електричеството в атмосферата", казва Джайлс Харисън, атмосферен физик от Университета в Рединг.
В другия край на скалата, този рисков за торнадо агент на хаоса - пеперудата - би трябвало да работи заедно в огромен брой, за да има някаква надежда да промени напрежението в атмосферата в значителна степен.
Вероятно това е за добро.
