Американский математик и метеоролог, один из основоположников теории хаоса Эдвард Нортон Лоренц полвека назад заинтересовался, может ли бабочка, взмахнув крыльями в Айове, вызвать лавину эффектов, которые могут достигнуть высшей точки в дождливый сезон в Индонезии. Он назвал это явление «эффектом бабочки».
Однако если мы зададимся вопросом, может ли достаточно большое количество саранчи, машущей крыльями, наэлектризовать воздух так же, как это происходит во время грозы, то ответ может показаться неожиданным.
В новом исследовании изучалось влияние летающих насекомых на атмосферные электрические поля. Оказалось, что махание множества мелких крылышек электризует воздух примерно так же, как движение облаков, состоящих из мелких водяных капелек.
Конечно, это не значит, что нам стоит опасаться стай саранчи, стреляющих молниями. Суть исследования в том, чтобы показать, что необходимо принимать во внимание биологические явления во время моделирования локальных эффектов в атмосферных электрических полях.
Происходит электризация благодаря взаимодействию взвешенной в воздухе пыли, молекул воды и быстро движущихся мелких крыльев насекомых. В результате электроны в молекулах могут отрываться от своих молекул, создавая т.н. градиент потенциала.
Во время грозы этим занимаются небольшие частицы льда, поднимающиеся вверх за счёт восходящих потоков воздуха. Они трутся о другие частицы льда, покрупнее, стремящиеся к земле. Возникает конвейерная лента зарядов, увеличивающая градиент потенциала между верхней частью туч, их нижней частью и поверхностью земли. При достижении определённого граничного значения градиента потенциала формируются каналы ионизации, и баланс зарядов мгновенно восстанавливается за счёт пробоя молнии.
Эллард Хантинг, биолог и ведущий автор исследования, поясняет, что хотя биологи часто изучают, как физика влияет на биологию, им пришло в голову посмотреть, как биология может влиять на физику. Например, как разные организмы используют статические электрические поля, присутствующие в любой точке окружающей среды.
Насекомые и другие беспозвоночные могут переносить на себе заряды, имеющие по отношению к окружающей их атмосфере небольшой потенциал. Но никто ещё не измерял суммарный потенциал, который может накопить рой насекомых. Авторы исследования вооружились устройством для измерения электрического потенциала и камерой для оценки плотности роя. За три минуты, пока рой пролетал мимо исследователь, потенциальный градиент возрос на 100 В/м.
Исследователи следили за пчёлами, а затем пересчитали полученный результат для роя саранчи, которые бывают куда как более крупными. Выяснилось, что достаточно крупный рой саранчи может сгенерировать электрический заряд, сравнимый с грозовым.
К счастью, чтобы добиться похожего эффекта, бабочкам пришлось бы совместно работать с гораздо большим количеством особей.
Источник новости: habr.com
