| « | По законам, понимаешь, современной аэродинамики шмель летать не может. Не должен, падла, летать! А он летает… сука насекомая неграмотная. | » |
| — Веллер, «Ножик Сережи Довлатова» | ||
Шмелю всё равно, что там про него говорят.
Шмель летать не должен
— известный «научный» парадокс, на самом деле, давно уже переставший быть таковым, но всё ещё нередко воспроизводимый разными недалёкими личностями. Иногда вместо шмеля подставляется майский жук, но сути это не меняет.
Полностью этот боян звучит так: «По законам физики шмель летать не должен, но он об этом не знает и всё равно летает»
. От одной только такой постановки проблемы забьётся в конвульсиях не то что учёный, но и любой здравомыслящий человек, понимающий, что наука призвана вовсе не огораживать человечество от окружающего мира, а как раз таки рационально этот мир познавать. Но обо всём по порядку.
[править] Предыстория
Суть проблемы для самых маленьких: жирдяй с малюсенькими крылышками.
Рождение сабжа овеяно легендами и относится к началу ХХ века, когда один великомудрый учёный (имена называются разные, чуть ли не сам Людвиг Прандтль) решил произвести расчёт подъёмной силы крыльев шмеля. Почему именно шмеля? Шмель — насекомое с символизирующим латинским названием Bombus, имеет слишком маленькие крылья относительно размеров и массы собственного тела, но при этом всё равно умудряется летать, в связи с чем представляет для исследований особый интерес.
Поскольку дело было только на заре аэродинамики, учёный применил к шмелю формулы расчета подъёмной силы самолётов, в результате чего потерпел фейл и заключил, что шмель летать не должен и делает это фактически вопреки законам физики. Даже если это и правда, то проделал он всё это, вероятнее всего, исключительно для лулзов, потому как не мог не понимать, что аэроплан, в отличие от шмеля, крыльями не машет, механика полёта у него совсем другая и к шмелям она по определению не подходит. Изучение полёта насекомых, таким образом, ждало своего часа. Тем не менее, попирающий основы мироздания шмель, не дожидаясь, меметизировался и полетел пошёл в народ, где снискал широкую популярность и как аргумент в пользу бессилия науки, и как годный катализатор СПГС, и просто как прикол, которым не грех под стакан повеселить друзей и коллег по работе.
С какой скоростью может летать шмель?
Полет разных насекомых сильно отличается по скоростям. Шмель считается относительно медлительным насекомым. Питаясь нектаром, перелетая при этом с цветка на цветок, земляная пчела не спешит. Скорость полета шмеля составляет около 1 метра в секунду. Обычно насекомое не улетает далеко от излюбленного места кормления или сбора нектара. Возвращается на приглянувшиеся цветы. Может снова и снова проверять одно и то же растение.
Максимальная скорость полета шмеля точно не известна. Зафиксировано число 5 метров в секунду. Однако пишут и о 15 м/с.
Мир насекомых не перестает удивлять и любителей природы, и профессиональных биологов, и специалистов других наук. Окраска крыльев бабочек, скорость комаров, фасеточное зрение насекомых изучаются учеными с целью воплотить новые передовые аппараты в жизнь человека. Полет шмеля также изучается уже около века. В настоящее время интерес только возрос. Аэродинамические характеристики этого насекомого удивляют и восхищают знатоков физики. Настолько гениально создала его природа.
[править] В миру
Шмель не должен, а пчёлы не знают, ога.[1]
В те времена и правда едва ли представлялось возможным достойно изучить полет насекомых уже просто потому, что уровень возможностей фотоаппаратуры долгое время не позволял фиксировать точную траекторию движения их крыльев. С достижением оного, а также развитием этой самой аэродинамики с открытием новых законов и принципов, сабж постепенно стал утрачивать ореол таинственности и не так давно лишился его вовсе. Ныне интернеты полнятся ликованием относительно того, что очередные британские ученые в очередной раз «опровергли распространённое заблуждение о невозможности полёта шмеля».
Тем не менее, сабж в изначальном виде всё ещё предсказуемо популярен в социальных сетях[2], как известно, чуть менее, чем полностью заполненных любителями «эффектных» цитат и демотиваторов различной степени безграмотности, не привыкшими проверять ту поебень, под которой подписываются. Также эта мудрая мысль слегка обстёбывается в мультике «Би Муви. Медовый заговор», только там не должна летать уже пчела.
Жираф
Существование жирафа — нонсенс, так как даже их десятикилограммовое сердце не в состоянии поднять столб крови на высоту трех метров до головы из-за слишком высокого давления, которое заодно должно разрывать сосуды шеи. Жираф не может наклоняться: из-за прилива крови к голове неизбежен обморок. Давление в ногах жирафа составляет около 400 мм рт. ст. Для людей фатальны куда меньшие значения, и в сосудах наших ног давление не превышает 90 мм рт. ст.
Хотя у жирафов огромное сердце, относительно размеров тела оно оказывается вполне среднестатистическим. Только в 2016 году ученые выяснили, что требуемое для подъема крови усилие создается за счет необычного строения желудочков и их укрепленной стенки. Чуть ранее было показано, что сосуды шеи не разрываются благодаря чрезвычайной эластичности, а сосуды в ногах, наоборот, напоминают крепость — настолько утолщены их стенки. Кроме того, сосуды умеют очень сильно сжиматься, чтобы противостоять внешнему давлению. А кровь не приливает к голове, когда жираф наклоняется, так как скапливается в идущих вдоль шеи венах.
[править] Разбор полётов
Slo-mo
Механика машущего полёта насекомых — реально сложный матан, и далёкий от физики человек едва ли сможет его полностью понять и уж тем более объяснить другому, просто прочитав его описание. Что касается конкретно шмеля, то очень упрощённо суть можно пояснить так: при быстрых-быстрых взмахах крыльев, имеющих определённую гибкость и траекторию движения, у их краёв образуются кольцевые завихрения воздуха, которые «сбрасываются» при завершении взмаха и создают насекомому необходимую подъёмную силу и определяют направление движения.
Следует, всё же, заметить, что шмель, несмотря на применение передовых достижений в биомеханике, далеко не самый искушенный летун среди своих членистоногих собратьев. Миллионы мух летают аналогичным шмелю образом, однако при этом, в силу ряда причин, они более приспособлены к тому самому высшему пилотажу, который вызывает у анонимуса тонны ненависти и сильно затрудняет их последующее истребление. А вот более подкованные в физике бабочки умеют использовать в процессе перемещения различные принципы, не ограничиваясь сбросом воздушного потока. Они тоже упорно не вписывались ни в какие теории до того, как скоростная киносъёмка дефлорировала их тайну. Крейсерский полёт у бабочек не менее хитрожопый, чем у шмеля: бабочки «аплодируют» крыльями, смыкая их сначала концами, а потом уже по всей площади. Воздух из этой трубки по мере её схлопывания выталкивается назад, бодро подталкивая расписную тварь вперёд и вверх. Кроме того, бабочки умеют планировать, расправив крылья, там, где шмель, сделав то же самое, просто ёбнется жопой о землю.
- Муха, оседлавшая вихрь.
- Бабочка вертикального взлёта.
В итоге остаётся только в очередной раз преклонить колени перед матерью-природой, создавшей такие сложные и совершенные лётные механизмы для своих насекомых отпрысков, несмотря на то, что особого профита от их исследований всё равно нет — бытует мнение, что в человеческих масштабах полёт насекомого не воспроизвести — не позволит всё та же физика, но это уже совсем другая история.
Примечания
- Иногда вместо шмеля подставляется майский жук, но сути это не меняет.
- достаточно просто забить в поиске новостей вконтакта «шмель летать»
| [ + ] Шмель летать не должен является официальной дисциплиной Специальной Олимпиады Для более подробной информации посетите портал «Special Olympics» | |
| Политота | Арматосрач • Балтосрач • Бульбосрач • Великая Отечественная война • Георгиевская ленточка • Гражданская война в России • Гогисрач • Евромайдан • Европейцы ли русские? • Иранский вопрос • Как нам обустроить Россию • Ленд-лиз • Москвосрач • Национальная идея • Поцреоты vs Либерасты • Пшекосрач • Русофобия • Совкосрач • Хохлосрач • Ымперцы vs Сепаратисты • Политкорректность • Мавзолеесрач • Татаро-монгольское иго • Фальсификация истории |
| Прочие срачи | Аборт • Автосрачи • Богосрач (Атеизм • æ Атеизм • Ортодоксальный атеизм) • Бодибилдинг — спорт? • Бесполезная наука • В/На-срач • ГМО • Дружба между мужчиной и женщиной • Жанросрач • Система Поливанова • Квантосрач • Книга лучше • Кописрач • Кофесрач • Кровная месть • Курица или яйцо? • Музыкальный плагиат • Насилие в играх • Легалайз • Луносрач • Они продались • Пирамидосрач • Платформосрач • Плутоносрач • Псиносрач • Психоанализ • Прививки • Рулесрач • Русичесрач • Смертная казнь • Срач в демотиваторах • Типографика • Фаллометрия • Этологическая теория Протопопова • Ювенальная юстиция • Южный океан • X не умер |
| Прочие холивары | Windows vs. Линукс • Mac vs. PC • TeX vs. WYSIWYG • Аниме или нет? • Веганы vs «мясоеды» • Взлетит или не взлетит? • Винилофилы vs винилифобы • Овуляшки vs. Чайлдфри • Педивикия vs. Торадицийо • Мариобой vs. Сонибой vs. Биллибой • Мужики vs бабы • Наука vs религия • ТруЪ vs. Позёр • Физики vs лирики • Шиппинг • Шмель летать не должен |
| Местные спецсоревнования | Вандализм • Война правок • Война пятницы тринадцатого • Диалог с собой • Дыхота • Плашкоёбство • Срач в примечаниях |
| Лауреаты | AlexSword • Avanturist • Алкснис • Леонид Василевский • Гоблин • Женя Духовникова • Катя Гордон • Зукагой • Мицгол • Свистунов • Охримка • Пейсатель • Плюха • Рекордсмены Гиннесса • Стиллавин • Чурляев • Яроврат • Руслан Карманов • Петя-супермен • Шмуклер |
| Лауреаты командных забегов | Grammar nazi • Говнари • Кулинарные снобы • Оппозиционеры • Соционики |
| Показания к участию | Butthurt • • Активная гражданская позиция • Бокланопоцтит • Градус неадеквата • Женская логика • Моралфажество • Надмозг • Синдром вахтёра • Синдром скорбящего • Синдром утёнка • Субкультура • ЧСВ • ФГМ • Юношеский максимализм • |
| Стадионы | Check you • Fandom • Вопросы и ответы (Google • mail.ru • Yandex) • Ганза • Лавхейт • • // |
| [ + ] Шмель летать не должен Матан | |
| Достижения | TeX • Атомная бомба • Биореактор • Большой адронный коллайдер • ГМО • Двести двадцать • Корчеватель • Кубик Рубика • Нанотехнологии • Палата мер и весов • Роботы • Термоядерный синтез • Чернобыль • Экзоскелет • Фукусима |
| Теория и открытия | Звездчатый многоугольник • Квантовая механика • Когнитивная психология • Популяционная теория Мальтуса • Радиация • Тёмная энергия • Теория большого взрыва (сериал) • Теория относительности • Теория разбитых окон • Теория струн • Четвёртое измерение • Чёрная дыра • Эволюция • Элементарные частицы |
| Мемы | 265 • xkcd • Бритва Оккама • Деление на ноль (Яценюк) • Дигидрогена монооксид • Задача Льва Толстого • Задача Эйнштейна • Закон Мерфи • Закон Парето • Квадратно-гнездовой способ мышления • Квадратура круга • Коробочка фотонов • Кот Шрёдингера • Матановая капча • Критерий Поппера • Метод научного тыка • Пик нефти • Поймать льва в пустыне • Рекурсия • Сферический конь в вакууме • Теорема Ферма • Число Грэма • Число Эрдёша |
| Люди и организации | Организации (ИТМО • МФТИ • НМУ) • Байрон • Белоненко • Березовский • Вассерман • Вербицкий • да Винчи • Декарт • Докинз • Инженер • Кэрролл • Лаборатория • Лобачевский • Луговский ( |
Колибри
Если бы автомобиль ездил со скоростью колибри (относительно своих размеров), он бы развивал сумасшедшие 2090 км/ч — в 1,7 раза быстрее скорости звука! За секунду колибри перемещается на расстояние, в 380 раз превышающее длину ее тела. Самолет-истребитель за то же время преодолевает дистанцию в 38 раз больше собственной длины. Чтобы так разгоняться, птичкам приходится делать до 80 взмахов в секунду. При этом «полетный КПД» мышц крыльев не превышает 20%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла. Учитывая, что колибри живут в жарком климате, а перья не дают теплу уходить в окружающую среду, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью.
Отвод тепла колибри долгое время оставался загадкой. Но в 2016 году исследователи при помощи высокочувствительных инфракрасных видеокамер смогли зафиксировать, как именно птицы охлаждаются в полете. Оказалось, что тепло отводится через несколько особых зон: вокруг глаз, на ногах, под крыльями и на животе. Температура этих областей в среднем на 8 °C выше температуры окружающего воздуха, и в зависимости от скорости полета организм колибри «выбирает», через какие зоны и с какой интенсивностью избавляться от лишних градусов. То есть секрет колибри — в ювелирном распределении теплоотводных зон и их тончайшей регуляции.
Фото: NATUREPL (X4), SPL /
LEGION-MEDIA
Размножение
Размножение шмелей имеет четыре стадии:
- Яйцо.
- Личинка.
- Куколка.
- Имаго (она же взрослая особь).
С началом весны перезимовавшая и оплодотворенная с осени матка вылетает из своего убежища и в течении нескольких недель активно готовится к гнездованию. Найдя подходящее для гнезда место, матка начинает строительство. В только что построенном гнезде матка откладывает 8-16 яиц, имеющих вытянутую форму.
Через 3-6 суток появляются личинки шмелей, они быстро растут, питаясь едой, которую приносит самка.
Через 10-19 дней личинки шмелей начинают плести кокон и окукливаться. Еще через 10-18 дней молодые шмели начинают выходить из коконов, прогрызая их. К слову позже пустые коконы могут использоваться для хранения меда или пыльцы. После появления первого приплода спустя 20-30 дней с момента откладывания яиц, матка уже почти не вылетает из гнезда. Обязанности по добыче еды перенимают ее первые дети – рабочие особи, исполняющие и все другие важные функции.
Что касается рожденных самцов, то через 3-5 дней после формирования во взрослую особь, они покидают родительские гнезда в поисках других гнезд и других маток, с которыми они осенью, в брачный период шмелей вступят в спаривание.
Археи / Thermococcus gammatolerans
Эти похожие на бактерий существа переносят дозу радиации в 30 000 грей. Человек умирает, получив всего 5 грей: излучение такой интенсивности в клочки рвет ДНК. Кроме того, T. gammatolerans
отлично себя чувствуют в кипятке: в гидротермальных источниках, где их обнаружили в 2003 году, температура достигает 100 °C.
Как T. gammatolerans
выдерживают убийственную радиацию, до конца неясно. Микроорганизмы восстанавливают ДНК благодаря очень активным системам «ремонта» нуклеиновых кислот. Но их недостаточно, чтобы противостоять дозе в 30 000 грей, так что исследователи активно изучают
T. gammatolerans
: возможно, их способы защиты удастся применить для «починки» повреждений ДНК у человека.
Гнездо
Гнезда шмелей бывают подземными, на земле и над земле, остановимся на них подробнее.
Гнезда под землей
Многие виды шмелей строят свои гнезда под землей, порой даже устраиваются в норах различных грызунов. Интересно, что запах мышей привлекает самок шмелей. Также в мышиной норке находится много полезного материала для утепления шмелиного гнезда: шерсть, сухая трава и т. д.
Гнезда на земле
Некоторые виды шмелей, например, шмель Шренка, лесной, полевой, строят свои гнезда на земле: в траве, под растениями, даже в брошенных птичьих гнездах.
Гнезда над землей
Некоторые виды шмелей предпочитают устраивать свои гнезда над поверхностью земли: в дуплах деревьев, скворечниках.
Форма подземных и наземных гнезд может быть разной и зависит от полости, используемой шмелями. Гнезда утепляются сухой травой, мхом, укрепляются воском, выделяемым шмелями с помощью специальных брюшных желез. Из этого воска шмели строят восковой купол, препятствующий проникновению влаги, он же маскирует вход в гнездо для защиты от вторжения непрошеных гостей.
Тихоходки / Tardigrada
Побывав за бортом МКС, в глубоком вакууме и космическом холоде, тихоходки выжили, а после дали плодовитое потомство. Эти существа выдерживают широкий спектр излучения, дозы которого в тысячу раз превосходят смертельный для человека уровень, нагревание до 150 °C и давление в 6000 атмосфер (нормальное давление у поверхности — 1 атмосфера).
Оказываясь в экстремальных условиях, тихоходки впадают в анабиоз: их метаболизм замедляется до 0,01% от нормального, а содержание воды в тканях падает до 1% от нормы. Клетки тихоходок выдерживают обезвоживание благодаря особым сахарам и белкам, которые принимают на себя неблагоприятные воздействия. ДНК крошечных животных защищают от радиации уникальные белки семейства dsup
, которые «обволакивают» нуклеиновые кислоты, не давая излучению добраться до генов. Эти же белки спасают ДНК тихоходок от повреждения сильными окислителями вроде перекиси водорода.
Кенгуру
За один прыжок кенгуру преодолевают до девяти метров, а прыгать они могут часами. Расчеты показывают, что такая прыгучесть требует минимум в 10 раз больше энергии, чем звери получают из пищи.
Упругие сухожилия в задних конечностях запасают до 70% энергии для прыжка. Кроме того, задача оттолкнуть тело от земли значительно облегчается за счет компенсаторных движений разных частей тела кенгуру, в первую очередь хвоста и головы. Простые расчеты, подразумевающие, что кенгуру — нечто вроде мешка с картошкой, который нужно поднимать и опускать на землю, не включают все эти факторы.
Ошибочная гипотеза
Математическими формулами и законами аэродинамики объясняли полеты многих насекомых:
Аэроанализу подвергали любое летающее живое существо и после некоторых вычислений становилось ясно, как оно летает. Когда очередь дошла до шмеля, который является ближайшим родственником пчелы, ученые зашли в тупик. Они пытались применить формулы, по которым рассчитывается подъемная сила, действующая на самолет.
Нет ничего удивительного в том, что эти формулы никак не подходили к полету насекомого. Площадь поверхности его крыльев была слишком мала, чтобы создать силу, способную поднять грузное тело. Никакой речи о планировании в потоке воздуха здесь не было. Вывод был однозначный и курьезный: шмель не может летать.
