Ефект метелика: зграї комах можуть наелектризовувати повітря так само, як гроза

Пів століття тому американський математик Едвард Лоренц заявив, що метелик, який махає крилами в Бразилії, може викликати торнадо в Техасі через хаотичний ефект доміно. Саме від цієї гіпотези походить термін "ефект метелика", який означає нестійку поведінку хаотичних систем щодо найменшої зміни початкових умов.

• Кисень може бути не найкращим індикатором наявності життя на інших планетах

Деталі

Лоренц не висунув гіпотезу про те, що зграя комах може зарядити повітря, так само як гроза, але, ймовірно, таке твердження стало б не менш відомим. До того ж воно стало б цілком правдивим.

Нове дослідження впливу літаючих комах на атмосферні електричні поля показало, що помахи безліччю крихітних крилець можуть електризувати повітря, так само як закручені хмари водяної пари можуть заряджати повітря всередині шторму. Не потрібно турбуватися про нашестя сарани, яка стріляє блискавками, але це відкриття вчених може бути свідченням необхідності враховувати біологічні явища під час моделювання локалізованих моделей в атмосферному електричному полі.

Якщо сильно приблизитися до атомів, що утворюють пил, вологу та частини тіла комах, що кружляють у повітрі, ви побачите, що електрони штовхаються, як монетки в кишені під час бігу. При достатньому штовханні ці негативно заряджені частинки можуть висипатися зі своїх позитивно заряджених кишень, створюючи різницю, яка називається градієнтом потенціалу.

Під час шторму дрібні частинки льоду, що піднімаються на стовпах повітря, можуть стиратися об більші фрагменти, що падають на землю, утворюючи конвеєрну стрічку зарядів, які перебільшують градієнти потенціалу між вершинами хмар, їх нижньою частиною та землею.

Хоча накопичення заряду практично невидиме, наслідки – дуже помітні. Коли градієнт досягає переломної точки, утворюються іонізовані канали, і баланс ефективно вирівнюється у вигляді блискавки. Навіть за відсутності блискавки зони контрастних зарядів можуть впливати на рух іонів, включаючи різні забруднюючі речовини та частинки пилу.

Різноманітність факторів може визначати величину та розташування потенційних градієнтів, від руху хмар до опадів і навіть дощів космічних променів, але досі ніхто не розглядав вплив біологічних явищ. Біолог з Бристольського університету та провідний автор дослідження Еллард Хантінг зазначає:

Ми завжди дивилися на те, як фізика впливає на біологію, але в якийсь момент ми зрозуміли, що біологія також може впливати на фізику. Нам цікаво, як різні організми використовують статичні електричні поля, які є практично всюди в навколишньому середовищі.

В останні роки стало зрозуміло, що комахи та інші безхребетні можуть нести заряди, які надають собі крихітного потенціалу проти навколишньої атмосфери. Але як цей крихітний потенціал збирається в зграї, ніколи не вимірювали. Тож Хантінг і його команда вирушили на польову станцію Школи ветеринарних наук Бристольського університету, щоб дочекатися роїння однієї з їхніх численних колоній медоносних бджіл.

Використовуючи монітор електричного поля та камеру для моніторингу щільності бджіл, дослідники відстежували локальний градієнт потенціалу рою під час транзиту. Протягом 3 хвилин комахи проносилися повз, підвищуючи градієнт потенціалу над головою до 100 вольтів на метр.

Пізніший аналіз підтвердив, що напруга була пов’язана з концентрацією рою, що дозволило дослідникам з достатньою впевненістю передбачити, як певна кількість бджіл, що дзижчать у певній ділянці повітря, може вплинути на заряд атмосфери. Знаючи, що їхні оцінки підтверджуються тестуванням на бджіл, команда застосувала те саме обґрунтування до інших комах, які рояться.

Взявши індивідуальні заряди для сарани та збільшивши її кількість, дослідники підрахували, що значний рій сарани потенційно може генерувати щільність заряду, не меншу за ту, що спостерігається під час електричних бур.

Це дослідження показує припущення Едварда Лоренца у новому світлі. Навіть якщо помах крил метелика й не може викликати торнадо, то помах крил великої кількості метеликів в одному місці здатен викликати принаймні грозу.

Раніше ми повідомляли, що лікарі у США б'ють на сполох, адже у світі виник дефіцит найлегшого хімічного елементу, який надає повітряним кулям плавучість у повітрі та водночас допомагає у функціонуванні важливим апаратам медичної діагностики. Зокрема, щоб апарат МРТ працював, потрібно 2 тисячі літрів рідкого гелію. Він забезпечує магнітам достатнє робоче охолодження.