Эффект бабочки: стаи насекомых могут наэлектризовать воздух так же, как гроза

Полвека назад американский математик Эдвард Лоренц заявил, что машущая крыльями в Бразилии бабочка, может вызвать торнадо в Техасе из-за хаотичного эффекта домино. Именно от этой гипотезы происходит термин "эффект бабочки", который означает неустойчивое поведение хаотических систем относительно малейшего изменения начальных условий.

• Кислород может быть не лучшим индикатором наличия жизни на других планетах

Детали

Лоренц не выдвинул гипотезу о том, что стая насекомых может зарядить воздух, равно как гроза, но, вероятно, такое утверждение стало бы не менее известным. К тому же оно стало бы вполне правдивым.

Новое исследование влияния летающих насекомых на атмосферные электрические поля показало, что взмахи множеством крошечных крылышек могут электризовать воздух, равно как закрученные облака водяного пара могут заряжать воздух внутри шторма. Не нужно беспокоиться о нашествии саранчи, стреляющей молниями, но это открытие ученых может быть свидетельством необходимости учитывать биологические явления при моделировании локализованных моделей в атмосферном электрическом поле.

Если сильно приблизиться к атомам, образующим пыль, влагу и части тела кружащих в воздухе насекомых, вы увидите, что электроны толкаются, как монетки в кармане во время бега. При достаточном толкании эти отрицательно заряженные частицы могут высыпаться из своих положительно заряженных карманов, создавая разницу, которая называется градиентом потенциала.

Во время шторма мелкие частицы льда, поднимающиеся на столбах воздуха, могут стираться о более крупные фрагменты, падающие на землю, образуя конвейерную ленту зарядов, которые преувеличивают градиенты потенциала между вершинами облаков, их нижней частью и землей.

Хотя накопление заряда практически невидимо, последствия очень заметны. Когда градиент достигает переломной точки, образуются ионизированные каналы и баланс эффективно выравнивается в виде молнии. Даже в отсутствие молнии зоны контрастных зарядов могут влиять на движение ионов, включая различные загрязняющие вещества и частицы пыли.

Разнообразие факторов может определять величину и расположение потенциальных градиентов, от движения облаков до осадков и даже дождей космических лучей, но до сих пор никто не рассматривал влияние биологических явлений. Биолог из Бристольского университета и ведущий автор исследования Эллард Хантинг отмечает:

Мы всегда смотрели на то, как физика оказывает влияние на биологию, но в какой-то момент мы поняли, что биология также может влиять на физику. Нам интересно, как разные организмы используют статические электрические поля, которые практически везде в окружающей среде.

В последние годы стало понятно, что насекомые и другие беспозвоночные могут нести заряды, придающие себе крохотный потенциал против окружающей атмосферы. Но как этот крохотный потенциал собирается в стае, никогда не измеряли. Хантинг и его команда отправились на полевую станцию ​​Школы ветеринарных наук Бристольского университета, чтобы дождаться роения одной из их многочисленных колоний медоносных пчел.

Используя монитор электрического поля и камеру для мониторинга плотности пчел, исследователи отслеживали локальный градиент потенциала роя во время транзита. В течение 3 минут насекомые проносились мимо, повышая градиент потенциала над головой до 100 вольт на метр.

Более поздний анализ подтвердил, что напряжение было связано с концентрацией роя, что позволило исследователям с достаточной уверенностью предсказать, как определенное количество жужжащих в определенном участке воздуха пчел может повлиять на заряд атмосферы. Зная, что их оценки подтверждаются тестированием на пчел, команда применила то же обоснование к другим насекомым, которые роятся.

Взяв индивидуальные заряды для саранчи и увеличив ее количество, исследователи подсчитали, что значительный рой саранчи потенциально может генерировать плотность заряда не менее той, что наблюдается во время электрических бурь.

Это исследование показывает предположение Эдварда Лоренца в новом свете. Даже если взмах крыльев бабочки и не может вызвать торнадо, то взмах крыльев большого количества бабочек в одном месте способен вызвать по крайней мере грозу.

Ранее мы сообщали, что врачи в США бьют тревогу, ведь в мире возник дефицит самого легкого химического элемента, который придает воздушным шарам плавучесть в воздухе и одновременно помогает в функционировании важным аппаратам медицинской диагностики. В частности, чтобы аппарат МРТ работал, нужно 2 тысячи литров жидкого гелия. Он обеспечивает магнитам достаточное рабочее охлаждение.