1832年,达尔文正在「小猎犬号」上担任博物学家。一日,他在甲板上发现了件怪事——一夜之间,甲板上多了上千只小红蜘蛛。
此刻,「小猎犬号」间隔海岸足足有60英里,蜘蛛是怎样过来的呢?
一个天然的主意,便是以为蜘蛛靠着海风,「御风而行」,抵达船上。
蜘蛛翘起腹部,射出蛛丝,然后风拉着蛛丝、拖着蜘蛛,漂洋过海:
但达尔文却发现了疑点——不管有风无风,或是在极端弱小的海风之下,船上的蜘蛛都能腾空而起;并且,蜘蛛好像只在和风之时起飞;一起它也不会将蛛丝射出来……
达尔文没有给出回答,直到最近,布里斯托大学的两位科学家,Erica L. Morley 和 Daniel Robert,给出了回答:
蜘蛛使用电场飞翔
御电而行,蜘蛛怎么做到?电场又从何而来呢?
其实,大气层中存在着激烈的电场,地上带负电,云层带正电。这一电场平常有100V/m,阴雨气候时甚至能到达10,000V/m。
咱们之所以难以感知,是因为空气的电容很小,咱们本身就能够改动周边电场的散布,使得咱们周边的电场削弱。
拜见《费恩曼物理学讲义》,电磁学部分
地球上的电荷,以及大气中的电场
蜘蛛接近地上,蛛丝就会带上负电,然后被天空的正电招引,然后飞向天空。
但蜘蛛身上的电荷满足吗?不行也没关系,蜘蛛能够爬上树冠、枝桠,这些尖利的当地,使得本身所带的电荷更多。
导体顶级带电会更多
此刻,蜘蛛翘起腹部,排泄蛛丝,就能够靠着地球的电场,御电而行。
理论上看起来没有缺点,但科学需求试验验证。
Erica L. Morley 和 Daniel Robert规划了一个试验:
试验容器的电势散布(左)与场强散布(右)
将蜘蛛放在密闭的容器中,阻隔空气活动、外部电场,然后,再在里边施加电场,强度与天然环境下共同。
蜘蛛公然飞了起来!并且,假如调整电场的强度,他们还能够操控蜘蛛的飞翔速度!
飞翔的蜘蛛
这是个偶然吗?仍是蜘蛛有意为之呢?
要回答这个问题,首要要回答的,便是「蜘蛛能否感知到电场」?
答案是必定的,并且方法较为风趣
蜘蛛用腿毛感知电场
蜘蛛的腿毛能够感知电场
不同的电场强度,会使得蜘蛛的腿毛朝向发生巨大的改变,然后能被蜘蛛感知到。
并且,蜘蛛在起飞之前,会有一个绝无仅有的动作:踮脚(tiptoeing)。这个动作,只要起飞之前会观察到,阐明蜘蛛确是有意为之。
电场强度不同,「预备起飞」的蜘蛛数量也大不相同:
蜘蛛能对电场作出反应
如图中C、D两幅,就显现了不同场强下,蜘蛛踮脚次数的差异。很明显,蜘蛛不但感知到了电场,还能对它作出反应。
故曰:「列子御风而行,泠然善也;蜘蛛御电而行,犹亦善也」
参考文献
1. Morley, Erica L., and Daniel Robert. “Electric Fields Elicit Ballooning in Spiders.”Current Biology28, no. 14 (July 2018): 2324-2330.e2.https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.05.057.
2. ED YONG. “Spiders Can Fly Hundreds of Miles Using Electricity.”The Atlantic(blog), July 5, 2018.https:///science/archive/2018/07/the-electric-flight-of-spiders/564437/.
来历:杂乱鱼塘
修改:aki