模型显示 小蜘蛛借助大气里的弱电场实现飞行

貌似还没有长翅膀的蜘蛛，但许多蜘蛛真的能飞——一种不可思议的能力，只需在它们精致的屁股上悬挂几根丝线，就能飞上天空。

这种滑翔机制，我们至今未完全弄清楚，尽管历史上生物学家认为可能与靠近地球表面的变暖空气漩涡有关。

然而，另一种理论正在引起关注，因为越来越多的证据支持一种相当蒸汽朋克的机制。蜘蛛可能不会乘热浪，而是会乘着电波飞向天空。

布里斯托大学的研究人员在 2018 年进行的研究表明，天气活动产生的电场足以将一根带静电的蛛网和蛛形纲动物拖离地面。

现在，一项新的研究建立了多条悬挂蜘蛛线上的电磁相互作用的数学模型，为讨论提供了重要的新细节。

这并不是说电荷一定要为这一现象负责。但它确实回答了一系列关于蜘蛛飞行的物理问题。

一段时间以来我们就知道，蜘蛛可以在其网中添加少量电荷以捕捉猎物(并可能吸收污染物)，这一事实一直是实验研究的焦点。

不幸的是，在实验室条件下测量短线漂移的静电活动要困难得多。

因此，研究人员通过使用简单的模型来确定从蜘蛛屁股伸出的单根带静电的丝线如何与大气自身的弱带电场相互作用，来简化分析。

但实际上，蜘蛛可以织出两根、三根甚至几十根细线来支持它们起飞，而载有负电荷的线如何与其他线相互作用是一个悬而未决的问题。

为了攻克这一难点，黎巴嫩圣母大学路易斯分校的物理学家 Charbel Habchi 和加州大学洛杉矶分校的 Mohammad K. Jawed 将先前研究的测量结果与计算机图形学中常用的算法相结合起来。

把2到8根虚拟丝线连接到一个代表微小蜘蛛的 2 毫米宽的球体上(首先，我们把蜘蛛看做是一个完美的三维球体)，他们可以调整一系列变量，例如电荷分布、大气电场和空气阻力，并观察它的飞行。

起初，丝头基本上是自然下垂的。但随着模拟，沿线的负电荷被推开，将股线扩成倒锥形。

这反过来又减慢了蜘蛛的上升速度，导致它们下降且使股线再次聚集在一起，静电排斥和大气阻力之间的张力成为决定蜘蛛气球线数的重要因素。

“我们认为，至少对于小型蜘蛛来说，在没有向上气流的任何帮助下，电场会导致气球膨胀。”Habchi 告诉《物理学》的 Rachel Berkowitz。

至于较大的蜘蛛，可能需要上升气流的配合，这意味着蜘蛛飞行背后的两种假说可能并不相互排斥。

拥有一个健全的模型是一回事。通过实验支持它将是一个更大的挑战。

另一方面，如果数学有效，它可能成为启发飞行技术新途径的基础，用于将纳米级无人机送上天。

这项研究发表在《物理评论 E》上。

https://www.sciencealert.com/simulations-show-in-unprecedented-detail-how-spiders-fly-using-electromagnetism

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