Заметки о позе шмеля
Полет насекомых до сих пор полон загадок. Хотя теперь известно, как животные генерируют подъемную силу, это знание получено в результате экспериментов, в которых насекомые прочно прикреплялись к инструментам - довольно неестественное положение при полете. Китайские ученые разработали систему, с помощью которой они также могут наблюдать за свободно летающими шмелями. «Шмели могут летать только потому, что ничего не знают об аэродинамике», - таково было изречение физиков. Потому что эти насекомые слишком тяжелы, чтобы подняться в воздух своими короткими короткими крыльями. Как всем известно, шмели все еще могут летать, и исследователи теперь знают почему: эластичность и сложное движение крыльев вызывают турбулентность воздуха на кромках крыльев, что обеспечивает подъемную силу.
Ученые определили эти результаты на репликах крыльев и в лаборатории, где насекомые были жестко соединены с приборами тонкими проводами. Хотя животные теперь летели на месте, они всегда летели прямо вперед, что ограничивало исследования. Ведь для насекомых характерны смелые маневры полета: они кувыркаются и поворачиваются почти на месте. И особенно важно положение вашего тела в пространстве.
Лицзян Цзэн и ее коллеги из Университета Цинхуа хотели изучить именно эти упражнения на шмелях - во время свободного полета. Для этого они прикрепили к спине насекомого стеклянное зеркало весом всего 0,8 миллиграмма и позволили ему свободно летать в небольшом стеклянном ящике, освещенном сверху 47 лазерами. Зеркало отражало лазерный свет на проекционный экран, также расположенный над клеткой. В зависимости от того, насколько шмель наклонялся вперед или в сторону, точка лазера иногда отклонялась больше или меньше, что исследователи фиксировали камерами. С помощью дополнительных камер они зафиксировали положение шмеля в стеклянном ящике и, таким образом, смогли точно определить, какой именно лазер создал точку на экране. С законами линейной оптики расчет траекторий стал детской забавой.
С помощью лазерной системы исследователи также могут в любой момент определить скорость и ускорение животного. Это может даже помочь им полностью понять полет шмеля, чтобы эти животные, наконец, могли полностью подчиняться законам аэродинамики.