Что весит больше капелька воды или комар
Что весит больше капелька воды или комар
Американские биологи объяснили полеты комаров в дождь. Дождевая капля размером с комара весит примерно в 50 раз больше насекомого, и столкновения с такими объектами, казалось бы, должны были изничтожить кровососов. Тем не менее они процветают в тех регионах мира, где ливни — обычное дело.
Дэвид Ху (David Hu), математик по образованию, большую часть времени посвящающий изучению способов передвижения животных и насекомых, и его коллеги из технологического института Джорджии решили выяснить, что же происходит с комарами во время дождя.
Учёные сделали небольшой контейнер с решётчатой крышкой, внутри которого при поливе сверху шёл искусственный дождь. От настоящего он почти не отличался, разве что скорость капель была ниже.
Насекомых поместили в резервуар и записали их полёты на видео. Съёмка высокоскоростной видеокамерой показала, что хотя комары и не уворачиваются от капель воды, они при этом умудряются не пострадать от ударов.
Комары постоянно получали скользящие и прямые удары от гигантских, по меркам мира насекомых, капель. Однако это не останавливало кровопийц, они лишь чуть сбивались с курса, а затем быстро приходили в себя и стабилизировали полёт.
Ученые даже провели эксперимент с шариками из пенопласта. Их наполняли различными жидкостями, стремясь получить наиболее реалистичную модель столкновения комара и капли воды.
Капля, соударяясь с малоинерционным объектом, деформируется, но не разлетается на брызги, как при столкновении с плоскостью. Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, не велик. Шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.
Комар в ходе столкновения с каплей может испытывать перегрузку от 30 до 300 g в течение одной миллисекунды. Для сравнения: предел человеческих возможностей – 25 g на протяжении 1,2 сек.
Комары могут летать во время дождя! И инженеры уже грезят о том, что рано или поздно будут созданы миниатюрные беспилотные летательные аппараты, которые тоже смогут работать и в солнечную, и в дождливую погоду.
Комар при попадании на него капли ведет себя по-разному.
Если бы комар не летел, а сидел на твердой поверхности, то несущаяся с бешеной скоростью водяная капля могла бы с легкостью уничтожить его. В воздухе же ситуация складывается немного по другому.
Если капля задевает насекомое как бы вскользь, например, по лапкам или по боку, то он просто кувыркается немного, но траектория движения его остается прежней.
Прямое же попадание на само тельце, надолго выводит комара из строя, пока он не освободится от воды. При этом высота его полета уменьшается примерно на 6 см.
Физики объясняют это тем, что при попадании капли на тело комара, тот как бы амортизирует, и создается эффект гашения передаваемой энергии. В то же время скорость полета водяной капли не снижается.
Один из выводов проделанной исследовательской работы: комары летают во время дождя, потому что слишком мало весят. Результат этого исследования был опубликован в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые надеются, что проведенные опыты могут внести огромный вклад в авиационную промышленность, так как это поможет в дальнейшем изобрести летательный аппарат очень маленького размера.
Знаете ли вы?
Почему не падают пагоды?
В странах Востока, например в Японии, землетрясения разрушают железобетонные здания, стальные мосты, а деревянные пагоды стоят и стоят! Может быть, в их конструкции есть секрет?
Есть, и даже не один.
Прежде всего пагоды строили на прочных фундаментах, не разрушающихся даже при сильных толчках. Но, кроме того, внутри каждой пагоды древние строители подвешивали сверху вниз длинную деревянную балку с грузом на конце.
Частоту колебаний этого своеобразного маятника подбирали такой, чтобы во время землетрясения он раскачивался в противофазе с самой постройкой, помогая гасить колебания.
Точно так работают сегодня динамические гасители колебаний на высоких заводских трубах и телебашнях.
Почему капли дождя не убивают летящего комара?
Для уничтожения такого вредного насекомого, как комар, у миниатюрной капли воды имеется всё необходимое: диаметр капли составляет примерно 2−3 миллиметра, а масса в 50 раз больше массы комара. Несмотря на такие существенные различия, комары продолжают отчаянно летать под дождём, с удовольствием нападая на людей.
Однако как только комар приземляется на ровную поверхность, капля тотчас его убивает, падая с небес, словно огромный 50-метровый метеорит.
Но каким образом комару удаётся летать под таким «метеоритным» дождём? Американские учёные смогли узнать удивительные подробности передвижения в воздухе навязчивого насекомого. В частности, физики просчитали динамику столкновения комара и капли воды в процессе их движения. Научная статья, раскрывающая данную тему, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В процессе исследования учёные использовали высокоскоростную камеру, которая способна снимать комара в процессе его движения. В рамках опыта комар был помещён в специальную установку, в которой исследователи сымитировали падающие капли дождя. В итоге учёные выяснили, что в условиях обильного водяного ветра капли попадают в насекомое приблизительно раз в 20 секунд.
Они также заметили, что в момент попадания капли в тело летящего комара он балансирует вбок, не меняя при этом направления своего движения. Кроме этого, комар принимает на себя силу тяготения капли, вместе с ней спускаясь на некоторое время вниз. Безопасность полёта комара объясняется тем, что скорость капли почти не меняется после встречи с комаром.
Учёные надеются, что опыт природных качеств комара поможет в создании маленьких летательных аппаратов, которые способны будут летать в разных, особо трудных климатических условиях. Скорее всего, это будет касаться шпионских аппаратиков, которые не будут превышать размеры комара. Вообще, идея очень хорошая. Представьте себе бесконечные дожди, туман и ветер, и на фоне всего этого незаметный механический комар, фиксирующий всё, что необходимо разведке: бункера, склады, секретные зоны. Что уже говорить про квартиры и коттеджи олигархов, президентов
Среди маленьких летательных пассажирских аппаратов, которым тоже могут пригодиться чудеса комара, следует отметить гироплан. Внешне он похож чем-то на вертолет, однако в гироплане также имеются детали от самолета. Самолетный винт в сочетании с вертолетным винтом создают уникальную самовращающуюся динамику.
Каким образом можно внедрить в такой аппарат удивительные способности комара, тем самым обезопасив от обильных дождей, будут думать американские инженеры и авиаконструкторы. Не исключено, что сила тяготения обильной воды будет использована в пользу летального аппарата. В частности, чтобы осуществить столь специфическую затею, придется взять для опыта, наверное, теперь уже стрекозу, которой тоже, кстати, обильный дождь не страшен — вес стрекозы составляет примерно 3 грамма, поэтому прямого попадания водяных каплей на твёрдую поверхность она не боится.
Что касается шпионского дела, то я даже не сомневаюсь, что стрекозы со встроенными мини-камерами уже существуют.
Как комары в дождь летают?
Дождевая капля весит примерно в 50раз больше насекомого, но при столкновении лишь немного сбивает его с курса. Американские биологи из технологического института Джорджии заставили комаров пролететь сквозь контейнер, в котором имитировался сильный дождь. Съёмка процесса высокоскоростной видеокамерой показала, что комары не уворачиваются от капель воды, но при этом умудряются не пострадать от ударов, сообщает Мембрана.
Математик Дэвид Ху (David Hu), большую часть времени посвятивший изучению способов передвижения животных и насекомых, вместе с коллегами решил выяснить, что происходит с комарами во время дождя. Чтобы понять, как им это удаётся, команда Ху провела эксперимент с шариками из пенопласта. Учёные наполняли их различными жидкостями, стремясь получить наиболее реалистичную модель столкновения комара и капли воды.
Анализ полученных данных показал, что капля, соударяясь с малоинерционным объектом, деформируется, но не разлетается на брызги, как при столкновении с плоскостью. Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, не велик. Согласно расчётам, шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.
В препринте статьи, появившемся на сайте ArXiv. org, авторы работы пишут, что комар в ходе столкновения с каплей может испытывать перегрузку от 30 до 300 g в течение одной миллисекунды. Предел же человеческих возможностей составляет 25 g на протяжении 1,2 секунды.
Интересные факты о комарах
Интересные факты о комарах не перестают удивлять человечество. Мелкое насекомое изучено вдоль и поперек, но на них продолжают проводить опыты в лабораторных условиях, открывая все новые факты из жизни этих существ. Один из вопросов – сколько весит комар. Он очень маленький, но выпивает крови в 2 раза больше собственной массы тела.
Факты из истории
Существуют археологические находки, подтверждающие существование комаров в эпоху динозавров. Москиты появились в Юрскую эпоху, приблизительно 175 млн. лет тому назад. Активному их размножению способствовала высокая температура воздуха, повышенная влажность, обильная зелень.
Изначально питались исключительно нектаром растений, пыльцой. В ходе эволюции самки перешли на кровь. Самцы так и остались вегетарианцами. Существует более 3 тыс. разновидностей комаров разных размеров. Первобытные насекомые достигали размеров 5 см в длину. Современный обычный кровосос вырастает до 5 мм.
Факты о весе комара
Привычный вредитель весит всего 3 г в голодном состоянии. Самка питается кровью с целью пополнения белковых запасов, которые нужны для формирования яиц.
За один раз женская особь выпивает около 5,2 мг крови, количество укусов варьируется от действий жертвы. Масса комара удваивается, брюшко расширяется, приобретает красный оттенок. Переваривается пища в течение 2 суток. За это время в брюшке самки формируется до 200 яиц. Кладку делает по одному в водоемы со стоячей водой.
Факты из адаптационных способностей
В летнее время встретить комара можно повсеместно. Изначально кровососущие существа обитали в дикой природе вблизи водоемов, в болотистых местах, широколиственных лесах. Однако постепенно часть перебралась в городские населенные пункты. Сейчас встретить комара можно в любом мегаполисе.
Живут в сырых подвалах, подъездах, хозяйственных пристройках, возле мусорных баков, зарослях во дворе, городском парке. Яйца откладывают в сырую землю, на трубы, где постоянно собирается конденсат, мокрую тряпку, подгнившую листву. Поскольку развитие личинок нельзя назвать полноценным, поколение городских комаров намного слабее болотных.
Факты о процессе питания
Ротовой аппарат самки колюще-сосущий. Изначально выглядит очень просто – длинный хоботок, которым насекомое прокалывает кожу, всасывает кровь. Если подробно разбираться в строении рта, все выглядит намного сложнее.
Ротовой аппарат состоит из верхней, нижней челюсти, вытянутых губ, сосательной трубочки, 6 острых иголок. Две иголки заканчиваются уплотненными щетинками. Называют их зубами или подобием на них. Всего 50 штук. Изначально комариха не прокалывает кожу, а прогрызает, лишь потом вводит хоботок. Иглы удерживают ранку в открытом состоянии, обеспечивая легкое поступление пищи.
В слюне содержится специальный секрет, который не дает крови сворачиваться. Питание продолжается около 5 минут. Если самке не мешать трапезничать, она спокойно улетит, не будет дальше досаждать.
Эксперимент, проведенный в тундре Канады, удивил многих. За секунду человека с открытыми руками, ногами кусает около 9 тыс. москитов. В течение 2 часов теряется половина всей крови. В таком состоянии человек может умереть от малокровия. А 1200000 комаров способны высосать абсолютно всю кровь.
Где и как комары спят – достоверные факты
Активность усиливается с наступлением сумерек. Наибольшее количество укусов совершается вечером. С наступлением глубокой темноты комары куда-то исчезают. Но риск быть искусанным в собственной квартире во время сна всегда присутствует. Специалистам удалось выяснить, что спонтанное сонливое состояние у комаров появляется каждых 2 часа. Они просто сидят обездвиженными на стенах, потолках, а также деревьях, в траве. Сколько длится сон, сказать сложно, но при малейшем колебании воздуха насекомое пробуждается.
Спят комары зимой, если это состояние можно назвать сном. При температуре ниже 10 градусов Цельсия в организме насекомых замедляются обменные процессы, комар впадает в анабиоз. В таком состоянии пребывает всю зиму, просыпается при температуре 12 градусов Цельсия. Периодически их сон может прерываться, если самка спряталась в щелях оконных рам, стене в квартире. Высокая температура помещения провоцирует пробуждение, но очень скоро комар снова забирается в укромное место до весны.
Факты о дальности полета
В поисках пищи самка способна пролететь без остановок максимально 2 км. Спокойно преодолевает водоем, лес, учуяв запах потенциальной жертвы. Скорость комара не очень большая – около 3 км за час. Однако больше поражают их летательные способности в высоту.
Комары летают далеко, а также высоко. Исходя из анатомического строения, веса, прочих характеристик насекомого, подняться ввысь комар способен на 15 км. Выше не позволяет им подняться ветер. Однако постоянно фиксируются факты появления насекомых на самых верхних этажах небоскреба. Объясняется этот факт по-разному:
Поддерживать равновесие в воздухе помогают жужжальца – недоразвитые крылышки, которыми комар машет с частотой до 1000 в секунду. Жужжальца создают характерный звук – комариный писк, что тоже заставляет удивляться.
Факты о комарах для детей
Мелкие назойливые насекомые очень интересные в плане изучения.
Самые интересные факты:
Комары: до какого этажа долетают, на какой высоте летают
Особенности физиологии комаров
Средняя взрослая особь комара весит 2 г, длина его туловище не превышает 3 мм. При таких параметрах на движения насекомого решающее влияние оказывают атмосферные условия:
При тихой безветренной погоде кровосос поднимается в полёте не выше 15 м вверх, что эквивалентно окнам 3 этажа. Если комар попал в квартиру выше, то с большей долей вероятности, его принёс резкий порыв ветра.
Во время дождя координация движений комаров снижаются, они не могут подняться над поверхностью земли выше 1–1,5 м.
В поисках разрешения загадки, насколько высоко поднимается в полёте комар, учёные изучили аэродинамику движений насекомого в замедленной высокоточной съёмке. Оказалось, что размах крыльев кровососа составляет всего 40 градусов, что вдвое меньше аналогичного показателя у пчёл.
Объяснение этому факту даёт сама природа: самцы комаров питаются пыльцой, а самки – кровью человека и животных. Подниматься на экстремальные высоты насекомым не имеет надобности с точки зрения выживания.
Больше того, на высоте меняется влажность и температура окружающей среды, что снижает продолжительность жизни насекомого, препятствует откладыванию яиц. Единственное объяснение нахождению кровососа на крыше – наличие там влажного подтопленного чердака.
Факторы, повышающие высоту полета
Размер насекомого составляет около 3 мм в длину, вес комара – около 2 мг. С такими габаритами траекторию движения легко может изменить ветер. Высота полета комара напрямую зависит от погодных условий.
Под статьей, в которой была приведена информация, что комар не поднимается выше третьего этажа, максимальная высота составляет 15 м, посыпались многочисленные комментарии. Очевидцы утверждали, что и на 15-м этаже кровососы не дают покоя. На вопрос, откуда берутся комары, утверждают, что забираются в помещение не через вентиляционные решетки, подъезд, а со стороны балкона, где часто обнаруживались на стекле с внешней стороны.
Высота полета комара – интересные факты
В целом комар, питающийся нектаром цветковых растений – весьма приземленное существо. Самки комаров пьют кровь человека и животных, которая нужна им для размножения, однако своих жертв комарихи подкарауливают тоже не в небесах, даже те, что кусают птиц (так называемые комары-орнитофилы). Не способствует любви к высоким полетам и то, что в природе комар находится в основании пищевых цепочек – сам он в стадии имаго начисто лишен хищнических привычек, зато им с удовольствием готовы полакомиться все подряд – в том числе стрекозы и мелкие птицы.
При этом нужно учесть малый вес комара, который легко становится игрушкой ветра и восходящих воздушных потоков. Вечером от нагретой солнцем земли вверх устремляются интенсивные струи теплого воздуха, и с ними комар поднимается иногда на десятки метров. Если такой воздухоплаватель оказался вблизи жилой или офисной многоэтажки в городе, он вполне способен залететь в окно и на двадцать пятом этаже. В каменных джунглях горячие восходящие потоки над асфальтом особенно интенсивны.
Ещё один удобный путь проникновения насекомых на верхние этажи – вентиляционные и лифтовые шахты, где также наблюдается восходящее движение воздуха. Плюсом для комаров становится царящая там влажность. Живых активных комаров находили в вентиляционных шахтах на 54-м этаже небоскреба в Нью-Йорке. Почти наверняка они способны забраться и выше, просто этих рекордов никто не фиксировал.
Комары прекрасно себя чувствуют на плоских крышах многоэтажек, если там недостаточно хорошо организованы водостоки. В скоплениях стоячей воды самки откладывают яйца, на охоту они спускаются в квартиры жильцов. Правда, на крыше существует проблема с привычной растительной пищей, но в последнее время ученые выявили среди синантропных комаров склонность к афагии – отсутствию потребности в пище на стадии насекомого-имаго. Вся жизненная задача самок сводится к тому чтобы спариться, найти источник свежей крови, отложить яйца и умереть. Возможно, насекомые находят пропитание на цветках комнатных растений. Часть обитателей крыш вместе с дождевой водой возвращается на землю.
Как высоко летают комары
Мелкие существа самостоятельно не могут взлететь выше 15 м над уровнем земли. Масса тела обычного комара около 3 г. Малейшие потоки ветра препятствуют движению, заставляют менять траекторию. Исходя из природных инстинктов, естественных потребностей, вредителям необязательно преодолевать большие дистанции вверх. Они стараются держаться земли, травы, водоемов со стоячей водой.
Насекомые поднимаются на высоту до 100 м от поверхности земли. На последних этажах многоэтажного дома приходится ставить москитные сетки. Это вовсе не свидетельствует об уникальной летательной способности мелкого существа, но говорит о наличии сопутствующих факторов.
Полет во время дождя
Полет комара в дождь
Мелкое существо не перестает удивлять своими способностями. Ученые сравнительно недавно исследовали полет комара во время дождя, высоту перемещения.
Капля дождя имеет размеры 8 мм, вес до 100 мг, что превышает размер насекомого в несколько раз.
Опыт проводили в специальном контейнере, где искусственно создавали дождь. Снимали происходящее камеру, после чего анализировали происходящее. Во время дождя кровососы могут летать, но их движения не имеют четкой координации, капли дождя не позволяют подниматься высоко, максимальный полет на высоте 1 м над поверхностью земли.
Строение комаров и мух различно, также отличаются они и размерами, но досаждают человеку одинаково. Последние способны подниматься значительно выше, подняться более высоко помогает ветер, да и полет мухи имеет свои особенности.
Как приумножаются способности
Согласно официальным сведениям, высота полета комара в условиях дикой природы ограничивается 5 метрами. Самцы питаются нектаром, пыльцой растений, подниматься выше зелени нет смысла. Самки нуждаются в крови, для чего подыскивают потенциальную жертву. Насекомые охотятся на животных, птиц, при возможности нападают на людей. Подниматься на высоту более 5 м нет смысла.
В городских условиях комары массово оккупируют нижние этажи, самостоятельно не долетают до четвертого. Однако встретить вредителя можно даже на крыше здания. Как они туда поднимаются, существует несколько версий:
Городские комары живут и размножаются в сырых подвалах, шахтах. Присутствие человека ощущают по запаху пота, молочной кислоты, углекислого газа. Элементарный инстинкт заставляет насекомых пробираться в человеческое жилье, подниматься на большую высоту.
Комариха способна откладывать яйца, не питаясь кровью. Энергетические запасы пополняет цветочным нектаром. Однако для развития яиц требуется большое количество белка. Самка отдает половину своего здоровья, ослабевает сама, воспроизводит слабое потомство. По этой причине лесные, болотные комары всегда злее, агрессивнее, крупнее.
Цикл жизни комара
Когда самка готова, она привлекает самца. Перед этим она наедается, отыскав теплокровное создание. Из пищи она добывает необходимые вещества, используемые для производства яиц.
Интересный факт: если самки предпочитают хищный способ пропитания, то самцы питаются исключительно нектаром из цветов.
За один раз самки могут откладывать от 150 до 280 яиц. Делают это они на поверхности воды или во влажной земле. Яйца плавают в жидкости, после чего из них вылупляются личинки. Они дышат с помощью пазухов, расположенных на животе и питаются мелкими микроорганизмами. Поглотив достаточно пищи, они создают вокруг себя куколку. Внутри оболочки насекомое превращается в комара. У него вырастают лапки, формируются крылья.
Когда процесс созревания заканчивается, насекомое прорывает кокон и вылезает наружу. Некоторое время новорожденный комар ждет, пока крылья высохнут, прежде чем полететь, затем поднимается в воздух и отправляется на поиски пищи.
В зависимости от погодных условий, самки способны прожить от 40 до 120 дней, самцы живут в два раза меньше. При наступлении холодов существо может впасть в анабиоз и дожидаться в таком состоянии наступления теплого времени года.
Как комары попадают на верхние этажи
Кроме природных условий поднятию кровососов наверх помогают изобретения человека:
Комары попадают в жилище на одежде человека, в шерсти домашних животных. Кровососы в поисках пищи также способны выстроить сложную траекторию восходящего движения, перелетая с нижних этажей на верхние.
Ещё одно правдоподобное объяснение подобным явлениям – комары вылупились из личинок, которые были занесены извне.
Как высоко летают комары в дикой природе
Вдали от больших городов ситуация иная. Там высота полета в метрах определяется лишь интенсивностью естественных воздушных потоков. Но в процессе миграции в местностях с холмистым и гористым рельефом насекомые способны преодолевать немалые расстояния по наклонной плоскости. До какой высоты долетают комары в пределах одного жизненного цикла сказать сложно, однако известно, что на сопках Камчатки они массово нападают на туристов на границе снежного покрова, то есть на высоте в 2,5-3 тысячи метров.
Мировой рекорд принадлежит комару, обнаруженному в базовом лагере на склоне Эвереста на высоте 5,4 км, однако этот крылатый альпинист едва ли залетел на такую высоту самостоятельно, скорее всего, он попал туда с кем-то из людей.
До какой высоты долетают комары в искусственных летательных аппаратах
Пассажиры гражданских воздушных судов и пилоты военных самолетов неоднократно рассказывали про обнаружение комаров во время полета. Насекомые путешествуют в багажных отсеках и технических нишах лайнеров на трансконтинентальных рейсах, не боясь холода и разреженного воздуха. Такая склонность к перемене мест вызывает серьёзную обеспокоенность врачей-эпидемиологов.
На какой высоте обнаруживали комаров – удивительные факты
В знойный день стены здания сильно нагреваются, вечером начинают выделять теплые потоки воздуха, которые поднимаются до самых высоких этажей. Вместе с ними устремляются ввысь мелкие комары. Насекомые встречаются на небоскребах, обычное дело 20-е, 30-е этажи.
Имеются сведения, что вредители залетали на высоту 5 тыс. км в Гималаях. Версий, как они там оказались, несколько. Попали с людьми, забравшись первоначально в их вещи, дорожные сумки, рюкзаки. Каким-то образом были занесены личинки, а уж потом появились взрослые особи.
Комары и мухи – удивительные создания, которые изучаются специалистами многие годы. Анатомия хорошо известна, но способности продолжают удивлять. Максимальный полет мухи составляет 20 м над поверхностью земли, но если насекомое целенаправленно будет следовать за человеком, может поняться до 4 км над уровнем моря.
Для кровососущих существ большее значение имеет среда обитания – температура в пределах 20-25 градусов Цельсия, повышенная влажность. Случайное попадание вредителей на верхние этажи сокращает жизнь насекомого, не дает возможности откладывать яйца в благоприятных местах. Долететь до крыши и жить на чердаке может в случае, если она протекает, застаивается вода.