Przez Timothy Revell
Po raz pierwszy zdaliśmy sobie sprawę, że pszczoły wydają się lekceważyć prawa matematyki w latach trzydziestych XX wieku. Obliczenia wykazały, że ich skrzydła nie są w stanie zapewnić im wystarczającej siły nośnej, by oderwać ciało od ziemi, ale to ich nie powstrzymało.
„Pszczoła, oczywiście, lata tak czy inaczej, ponieważ pszczoły nie dbają o to, co ludzie uważają za niemożliwe” – mówi narrator na początku filmu „Pszczoła” z 2007 r..
Teraz nowa analiza matematyczna pozwoliła na stworzenie pełnego obrazu tego, jak pszczoły, a także inne owady i małe ptaki, radzą sobie z lataniem.
Reklama
Do lat 90-tych zakładano, że pszczoły wykorzystują ciągły przepływ powietrza nad skrzydłem do wytworzenia siły nośnej, podobnie jak latają samoloty komercyjne. Jednak w 1996 roku odkryto, że pszczoły mają również maleńkie strumienie powietrza przypominające tornado, które tworzą się na krawędziach natarcia ich skrzydeł, znane jako wiry krawędzi natarcia (LEV).
„Początkowo wszyscy myśleli, że jest to magiczne rozwiązanie, którego szukaliśmy. Ludzie czcili wiry i zakładali, że to one muszą być odpowiedzialne za dodatkową siłę nośną” – mówi Mostafa Nabawy z Uniwersytetu w Manchesterze.
Jednak po ponownej analizie ośmiu różnych eksperymentów z ośmioma różnymi gatunkami Nabawy i jego koledzy wykazali, że LEV-y w rzeczywistości wcale nie dają dodatkowej siły nośnej. Tworząc trzy modele matematyczne, każdy z innym mechanizmem generowania siły nośnej, a następnie porównując modele z oryginalnymi eksperymentami, byli w stanie ustalić, w jaki sposób stworzenia utrzymują się w powietrzu.
Małe tornada
Niespodziewanie odkryli, że LEVs nie generują bezpośrednio siły nośnej, jak wcześniej sądzono. „Zamiast tego odkryliśmy, że LEVs oznaczają, że skrzydło może latać przy znacznie wyższym kącie natarcia bez przeciągania się,” mówi Nabawy.
Wiry powietrza na krawędzi skrzydła pszczoły umożliwiają owadowi nachylenie skrzydła bardziej ostro w kierunku nieba, poprawiając przepływ powietrza nad skrzydłem. To właśnie ten wyższy kąt nachylenia skrzydła daje pszczołom, muszkom owocowym, a nawet ptakom szumiącym wystarczającą siłę nośną do lotu.
Jeśli pszczoła byłaby w połowie lotu, a LEVs po prostu przestałyby się obracać, pszczoła utknęłaby w martwym punkcie, co oznacza, że różnica ciśnienia między górną a dolną częścią skrzydła odpowiedzialną za siłę nośną spadłaby. Pszczoły wypadłyby z powietrza i odbijałyby się od podłogi, zanim w końcu zatrzymałyby się z bolącym tyłem.
„Testując te matematyczne pomysły na podstawie danych z prawdziwych skrzydeł, autorzy przekonująco wykazali, że najlepszym wyjaśnieniem jest to, że wir na krawędzi natarcia zapobiega przeciągnięciu” – mówi Richard Bomphrey z Royal Veterinary College.
Zrozumienie, jak pszczoła lata i ostatnie słowo w sprawie tzw. paradoksu pszczoły, jest samo w sobie szczytnym celem. Ale nowa praca może również „mieć istotny wpływ na rozwój wentylatorów, turbin lub miniaturowych pojazdów latających do dostaw, nadzoru lub zadań poszukiwawczo-ratowniczych”, mówi Bomphrey.
.