科学家发现蜘蛛只靠电场就能起飞，连风都不需要

发布时间：2022-03-19 15:57 所属栏目：15 来源：互联网

导读：现在，科学家们终于搞懂蜘蛛是怎么飞行的了。加州大学的科学家们假设，蜘蛛虽然没有翅膀，但却可以依靠自己吐出蛛丝的负电荷，以及地球大气中的正电势场形成的电场来飞行。基于这一假设，研究团队正经进行了受力分析和数值模拟，实验结果发表在统计物理学

　　现在，科学家们终于搞懂蜘蛛是怎么飞行的了。

　　加州大学的科学家们假设，蜘蛛虽然没有翅膀，但却可以依靠自己吐出蛛丝的负电荷，以及地球大气中的正电势场形成的电场来飞行。

　　基于这一假设，研究团队正经进行了受力分析和数值模拟，实验结果发表在统计物理学、非线性物理领域的期刊 Physical Review E 上：
　　
　　对此网友们热烈讨论，并表示：蜘蛛统治世界的时代已经不远了！

　　
　　不过在蜘蛛真的统治世界之前，还是让我们先来看看它飞行的原理。

　　（本文不含任何蜘蛛高清图，读者可放心食用）

　　蜘蛛如何靠电场飞行？
　　首先，科学家们建立了一个包括粘性力、蛛丝、蜘蛛的重量和尺寸、静电上升力、排斥力以及弹性弯曲力的三维数值模型，以探索蜘蛛蛛丝在气流中的膨胀和展开的动力学。

　　
　　一个直径 2 毫米左右的实心球体，顶部有 2、4 或 8 条距离十分接近（100 微米）的丝线，开始为垂直方向，每根线都附有电荷。

　　
　　关于丝线上是如何带上静电荷的，研究人员认为，这可能是在蜘蛛制作蛛丝的过程中迅速加载电荷，或在制作完成之后，吐丝时与气流产生的摩擦。

　　为了研究流体结构与电场的相互作用，数值模拟涉及到三个部分：

　　通过离散弹性棒（DER）方法计算线的弹性变形，即弯曲、扭曲和拉伸等等

　　阻力理论（RFT）方法计算蜘蛛和丝线上的流体动力学的粘性力

　　由大气电位梯度和丝线电荷引起的静电力

　　具体而言，在数值模拟中，蜘蛛被建模为一个弹性棒网络。其中一个节点 x0 代表蜘蛛身体，每条线有 Nt 个节点。对于一个有 nt 条线的蜘蛛，节点的总数是 ntNt+1，两个连续节点之间的向量是边，每个线程由 Nt 条边组成：
　　
　　边的拉伸、弯曲、旋转则采用这样一种框架来分析：
　　
　　在模拟实验中，蜘蛛从地面静止，然后开始被电场“提起”。

　　带电的、最初的丝线会附着在蜘蛛身上，丝线之间的相互排斥会导致它们在一段时间内分开。随着蜘蛛向上加速，向下的阻力会增加，和蜘蛛本身的重力一起抵消向上的力。
　　
　　最终，团队中的研究人员 Charbel Habchi 下了定论：

　　我们认为，至少小型蜘蛛在没有任何上升气流帮助的情况下，完全可以通过电场悬浮。而体型较大的蜘蛛则需要向上气流的推动。

　　“懂了，蜘蛛会用原力”
　　对于这项研究，广大网友身体力行地上演了一波真・震惊体。

　　我震惊地张大了嘴，但又害怕有一百只小蜘蛛飞进来。
　　
　　巨大的蜘蛛群笼罩并袭击了整个北乔治亚区和周边地区。这真是个不错的科幻概念。

（编辑：ASP站长网）