28.10.2011
Учёные объяснили полёты комаров в дождь
Один из выводов работы: комары летают во время дождя, потому что слишком мало весят (фото David Hu).
Американские биологи заставили насекомых пролететь сквозь контейнер, в котором имитировался сильный дождь. Съёмка высокоскоростной видеокамерой показала, что комары не уворачиваются от капель воды, но при этом умудряются не пострадать от ударов.
Дождевая капля размером с комара весит примерно в 50 раз больше насекомого. Столкновения с такими объектами, казалось бы, должны были изничтожить кровососов. Тем не менее они процветают в тех регионах мира, где ливни — обычное дело.
Дэвид Ху (David Hu) и его коллеги из технологического института Джорджии решили выяснить, что же происходит с комарами во время дождя. Учёные сделали небольшой контейнер с решётчатой крышкой, внутри которого при поливе сверху шёл искусственный дождь. От настоящего он почти не отличался, разве что скорость капель была ниже.
Насекомых поместили в резервуар и записали их полёты на видео. Просмотр полученных кадров высокоскоростной съёмки удивил учёных. «Они совсем не пытались избежать столкновений с каплями», — рассказывает Ху.
Комары постоянно получали скользящие и прямые удары от гигантских, по меркам мира насекомых, капель. Однако это не останавливало кровопийц, они лишь чуть сбивались с курса, а затем быстро приходили в себя и стабилизировали полёт.
Чтобы понять, как им это удаётся, команда Ху провела эксперимент с шариками из пенопласта. Учёные наполняли их различными жидкостями, стремясь получить наиболее реалистичную модель столкновения комара и капли воды.
Анализ полученных данных показал, что капля, соударяясь с малоинерционным объектом, деформируется, но не разлетается на брызги (как при столкновении с плоскостью). Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, не велик. Согласно расчётам, шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.
В препринте статьи, появившемся на сайте ArXiv.org, авторы работы пишут, что комар в ходе столкновения с каплей может испытывать перегрузку от 30 до 300 g в течение одной миллисекунды. Для сравнения: предел человеческих возможностей - 25 g на протяжении 1,2 сек.
Задумывались ли вы, что происходит с комарами во время дождя? Дождевая капля по величине сравнима с комаром, но массой превосходит его в 50 раз. При этом вертикальная составляющая скорости капли составляет 9 метров в секунду. Столкновения с такими объектами, казалось бы, должны были уничтожить москитов. Тем не менее, они процветают в условиях повышенной влажности и частых дождей, хотя в дождь по подсчётам учёных комар должен сталкиваться с каплями, по крайней мере, раз в двадцать секунд.
Дэвид Ху (David Hu) и его коллеги из технологического института Джорджии решили выяснить, как же удаётся комарам противостоять дождевым каплям. Они соорудили небольшой контейнер с решётчатой крышкой, внутри которого при поливе сверху на комаров шёл искусственный дождь. Размер капель составлял 3–5 мм, а их скорость достигала 2 - 9 м/с. Происходящее записывалось на высокоскоростную видеокамеру. Просмотр полученных кадров удивил учёных. «Они вовсе не пытались избежать столкновений с каплями» - говорит Ху.
Чаще капли попадали по ногам комара, после чего он просто переворачивается в воздухе, и продолжал свой полёт. Но даже при прямом попадании по телу это не причиняло комару вреда, он лишь чуть сбивался с курса, а затем быстро приходил в себя и стабилизировал свой полёт. Такое возможно благодаря интересной технике, которую использует насекомое при столкновении с каплей. Падающая капля прилипают к его телу, но комар не сопротивляется ей, а продолжает в течение короткого промежутка времени двигаться вместе с ней вниз на расстояние порядка 60 миллиметров. Затем комар просто проходит сквозь каплю и легко освобождается от неё.
Ученые полагают, что, видимо, здесь играет роль маленькая масса насекомого и обтекаемая форма тела. Другие полагают, что это становится возможным благодаря длинным конечностям и крыльям комара.
Проведя другое исследование, учёные выяснили, что при ударении с малоинерционным объектом капля деформируется, но не разлетается на брызги (как при столкновении с плоскостью). Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, сравнительно не велик. Согласно расчётам, шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.
Как пишут учёные в журнале PNAS, такой трюк удаётся комарам только в воздухе. Если же капля попадет в комара, сидящего на поверхности, то он не сможет пройти сквозь неё и будет расплющен ею. Кроме того, такой приём становится возможным только благодаря малой массе тела комаров. Однако из-за той же малой массы тела они не могу быть активными при ветреной погоде. Сильному ветру комары противостоять не в состоянии, поэтому при ветре они вынуждены прятаться в надежном убежище.
Учёным также удалось вычислить силу и ускорение, которые действуют на комара при его столкновении с дождевой каплей. Оказалось, что в ходе столкновения с каплей, в течение одной миллисекунды комар может испытать перегрузку от 30 до 300g. Для сравнения, у человека этот предел составляет 25g на протяжении 1,2 сек.
Учёные надеются, что в будущем исследования такого рода помогут создать миниатюрные беспилотные летательные аппараты, способные противостоять любым капризам погоды.
информация взята с "багдисижна", спасибо за внимание =)
Комары даже в ливень умудряются не терять координацию не сбиваться с пути. Ведь теоретически одна капля дождя весит практически в пятьдесят раз больше чем сам комар, и по идее должна убивать насекомое одним ударом.
Однако каким-то образом это не происходит, что мешает естественно бороться с комарами . Им не только удаётся выжить после такого столкновения, но и чувствуют себя комарики вполне удобно и комфортно.
Суть эксперимента
Чтобы найти ответ к этой загадке учёными из Технологического института в Джорджии был проведён эксперимент. Они создали специальный контейнер с искусственным дождём внутри, причём дождь ничуть не отличался от настоящего.
В контейнер были запущены комары, и их полёты снимали специальной видеокамерой в режиме высокоскоростной съёмки. После проведённого исследования был получен результат, который дал ответ на все не ясные вопросы и прояснил всю ситуацию в целом.
Выводы удивили
Оказывается, комары во время полётов под дождём даже не пытаются избежать столкновения с каплями и постоянно получают скользящие удары по своему телу. Но удары вызывают всего временное изменение маршрута, и они быстро стабилизируются.
Дело в том, что удар от капли совсем не велик, и при столкновении с комаром капля не разлетается на части, а всего лишь слегка деформируется, теряя всего не больше двух процентов от своей скорости. По этой причине импульс, передающийся при ударе совсем не велик, и комар продолжает лететь без каких либо не удобств и последствий для себя.
Экология
Крошечное, очень легкое тело комара является ключом к его способности выживать, летая под дождем, согласно новым исследованиям.
Команда ученых их Технологического Института Джорджии сняли на видео комара, летящего во время дождя, который сталкивался с каплями. Записи показали, что тело комара оказывает такое маленькое сопротивление, что он как бы сливается с каплей, и они начинают движение вместе.
Недавние исследования помогли объяснить, как мелким насекомым удается жить во влажной и сырой среде, более того, они также помогли ученым разработать крошечных летающих роботов, которые не восприимчивы к природным стихиям.
"Я надеюсь, люди станут немного иначе относиться к дождю , - говорит руководитель исследований Дэвид Ху (David Hu). – Если вы имеете очень маленькие размеры, дождь для вас представляет угрозу. Однако кажется, что комары настолько малы, что их размеры позволяют оставаться целыми и невредимыми".
Доктор Ху и его коллеги заинтересовать вопросом о том, какие хитрости используют мелкие насекомые, чтобы выжить. После многочисленных попыток поиграть в "самую сложную игру в дротики", по словам ученых, Ху сумел попасть в летящих комаров каплями воды, а результаты записать на видео.
Каждая капля воды была по весу тяжелее самого комара в 2-50 раз, но то, что увидели ученые, очень их удивило. Описывая результаты, доктор Ху приводит параллели с китайским боевым искусством Тай-ци.
"Тут есть своя философия: если вы не можете противостоять силе противника, вы не почувствуете ее , - объясняет он. – Именно поэтому они не чувствуют силу, они просто соединяются с каплей и путешествуют вместе с ней".
Когда двигающийся объект сталкивается с другим, происходит внезапная остановка, в результате чего образуется сила, способная вызвать повреждения. Например, если машина врезается в стену на скорости 50 километров в час, неподвижная стена и машина должны поглотить всю энергию, которая получается при движении, что приводит к серьезным разрушениям.
Что касается комаров, они не могут замедлить движение капли, однако при столкновении берут на себя минимум энергии.
Выжить во время столкновения - не единственная проблема крошечных насекомых. Они должны как-то выбраться из водяного кокона еще до того, как капля придавит насекомое к земле, двигаясь со скоростью 30 километров в час.
Тело комара покрыто мелкими водоотталкивающими волосками, что также помогает насекомому "выйти сухим из воды" . Всем комарам, которые участвовали в исследованиях, удалось выбраться из капель воды еще до того, как они упали на землю.
Сегодня известны около 3500 разных видов семейства комаров.
Минимальный вес и маленькие размеры тела помогают комарам кусать животных и человека, будучи незамеченными.
Насекомые впрыскивают слюну, которая содержит антикоагулянт, который не позволяет их хоботкам забиваться.
Комары даже в ливень умудряются не терять координацию не сбиваться с пути. Ведь теоретически одна капля дождя весит практически в пятьдесят раз больше чем сам комар, и по идее должна убивать насекомое одним ударом.
Однако каким-то образом это не происходит, что мешает естественно бороться с комарами . Им не только удаётся выжить после такого столкновения, но и чувствуют себя комарики вполне удобно и комфортно.
Суть эксперимента
Чтобы найти ответ к этой загадке учёными из Технологического института в Джорджии был проведён эксперимент. Они создали специальный контейнер с искусственным дождём внутри, причём дождь ничуть не отличался от настоящего.
В контейнер были запущены комары, и их полёты снимали специальной видеокамерой в режиме высокоскоростной съёмки. После проведённого исследования был получен результат, который дал ответ на все не ясные вопросы и прояснил всю ситуацию в целом.
Выводы удивили
Оказывается, комары во время полётов под дождём даже не пытаются избежать столкновения с каплями и постоянно получают скользящие удары по своему телу. Но удары вызывают всего временное изменение маршрута, и они быстро стабилизируются.
Дело в том, что удар от капли совсем не велик, и при столкновении с комаром капля не разлетается на части, а всего лишь слегка деформируется, теряя всего не больше двух процентов от своей скорости. По этой причине импульс, передающийся при ударе совсем не велик, и комар продолжает лететь без каких либо не удобств и последствий для себя.