Сама природа активно использует физику при «создании» существ и организмов. Наверное, это вполне логичное умозаключение. Но если обдумать этот момент, он кажется невероятным. Ведь в братьях наших меньших иногда реализованы те механизмы, которые и мы используем в практике создания техники. В таких случаях сложно сориентироваться кто у кого позаимствовал идею. Кажется, что наши с вами разработки созданы специально для использования в каком-то из случаев, а потом оказывается, что природа-матушка уже успела это сделать. Причем, важно, что ученые иногда натыкались на такие идеи случайно или никогда в жизни не интересовались природоведением.
В этой подборке мы разберем несколько интересных примеров использования физики природой при создании живых организмов. Мы увидим, что многие наши с вами технически-сложные конструкции уже существовали до нас.
Полоски зебры или радиатор
Вы наверняка видели зебру. Но скорее всего не задавали вопрос почему зебра полосатая. Если же этот вопрос и звучал, то на уровне детских «почемучек». На практике же зебра полосатая совсем не случайно.
Зебры живут в Африке. В Африке очень жарко и постоянно палит солнце. Полосатая шкура зебры нагревается на солнце не равномерно. Чёрный цвет нагревается сильнее, а белый цвет нагревается слабее. Между этими полосками на шкуре получается температурный градиент. Процесс передачи энергии между полосками вызывает охлаждение всей шкуры. Получается этакий радиатор. Правда стандартный автомобильный радиатор работает немного иначе, но логика функционирования сохраняется. Если в автомобильном радиаторе воздух обдувает металлические пластины и вызывает их охлаждение, тут получается «цветовой» радиатор. Более нагретые участки передают энергию менее нагретым.
Такая шкура позволяет зебрам легче переносить жаркую погоду и чувствовать себя более комфортно, чем чувствует себя черная лошадь.
Плавательный пузырь у рыбы и спасательный круг или корабль
Все мы помним закон Архимеда (а если не помним, то посмотрите наш ролик по этой теме). Известно, что тело плавает тогда, когда его плотность равна плотность среды, в которую его погрузили. Очевидно, что плотность воды меньше, чем плотность рыбы. Чтобы решить эту проблему у некоторых видов рыб, природа создала так называемый плавательный пузырь. Одна из его функций — выравнивание общей плотности рыбы. Тяжелые косточки уравновешивает большая пустая полость. Так рыба получает возможность плавать, не затрачивая энергию на постоянное движение плавниками. Но такой пузырь есть не у всех рыб, например у акул его не существует.
По этой же логике строятся большие корабли. Из металла сваривается огромный отсек,общая плотность которого позволяет ему всплывать. Так можно заставить плавать гигантский лайнер или огромный танкер. Аналогичным образом работает и самый обычный плавательный матрас. Природа гораздо раньше нас с вами придумала воздушный матрас и встроила его в тело рыбы.
Ультразвуковой локатор летучей мыши и эхолот
Вероятно вам знакомо такое устройство, как эхолот. Любители рыбалки активно его используют. Как работает эхолот? Некоторое устройство испускает ультразвуковые волны, они отражаются от дна и по скорости их возврата можно высчитать глубину озера, ведь скорость волны-то нам известна. Если на пути волны встречается некий объект, схожей с рыбой, эхолот отметит его на карте озера. Ведь звук частично отразится от этого объекта и вернется раньше. Останется только забросить туда удочку и ловить рыбу. Скорее всего, с большой долей вероятности мы имеем дело со стайкой рыбы. Других объектов там быть не может.
Принцип работы этого устройства полностью повторяет логику работы звукового зрения летучей мыши или дельфина. Эти животные тоже испускают звуковую волну и слушают её отражение, а тем самым понимают есть ли предмет на их пути или нет. Возможно вы слышали писки летучей мыши. Именно это и была та самая «информационная волна».
Как видите, природа и в этом нас опередила, что весьма интересно.
Полёт планера и парение орла
Что такое восходящие потоки? Для простоты понимания можно сказать, что это результат конвекции теплого воздуха, который поднимается в верх. Наверняка вы ощущали нечто похожее рядом с батареей.
Птицы, особенно хищники, умеющие зависать в небе, научились использовать это нехитрое физическое явление для своей выгоды. Наверняка вы видели орлов, которые зависают в небе над полями летом, высматривая своим острым взглядом мышек и других мелких животных. Они могут висеть так долгое время и совершенно не тратят на этот процесс какие-то силы. По сути дела они плавают в воздухе.
Пилоты планеров тоже научились пользоваться этим явлением и многие элементы этого воздушного судна рассчитываются именно исходя из возможности использовать такие потоки. Благодаря этому можно перемещаться в пространстве и практически не тратить энергию, а полёт может продлиться долгое время.
Светлячки и современные светодиоды
Задумывались ли вы когда-нибудь, почему светлячки светятся? Для свечения у них есть специальный орган, который может преобразовывать кислород из воздуха в испускаемое свечение. Но что общего здесь со светодиодом? Механизм свечения и правда разный. Светодиод светится благодаря явлению люминесценции, а светлячок превращает кислород в свет. Правда вот конструкция тела совпадает.
В отличие от предыдущих примеров, в данном случае ученые намеренно заимствовали технологию у матушки природы. Благодаря тому, что в светодиодах была воссоздана структура тела светлячка, удалось увеличить мощность светодиода практически на 60%. Одного только правильного построения материала для покрытия корпуса светодиода хватило для получения столь ощутимого выигрыша в эффективности.
Антибликовое покрытие и глаза мотылька
Мотылек — это ночная бабочка, способная видеть практически в кромешной тьме. Что же позволяет ему иметь настолько эффективное зрение? Конечно же, тут роль играет не один фактор, а сразу ряд факторов. Но поверхность, исключающая полностью отражение света, делает процесс намного более эффективным.
Глаз мотылька покрыт особенной наноповерхностью, состоящей из бугорков. Они не дают световому лучу отразиться, но зато позволяют полностью его поглотить. Как и в предыдущем примере, ученые позаимствовали такой подход к строению поверхности. После повторения такой структуры получилось добиться прекрасных результатов в вопросах создания антибликовых экранов. Кроме того, удалось значительно повысить эффективность работы солнечных батарей, ведь если вы помните из нашего видео про солнечные батареи — отражение света съедает приличную долю эффективности.
Поделиться:
