Винаходи, підказані комахами
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Зоологи давно цікавилися призначенням двох маленьких загадкових придатків, розташованих ззаду єдиної пари крил у двокрилих комах. Ці органи, так звані жужжальця, мають форму палиці і з’єднані з тілом тонким черешком. Під час польоту жужжальця невпинно вібрують, при цьому зовнішній кінець кожного з них описує дугу. Якщо напрямок польоту змінюється, жужжальця мають тенденцію продовжувати рух у тому ж плані, що й раніше. Це створює натяг черешка, і мозок комахи може точно визначити зміну в напрямку польоту і дати необхідні вказівки м’язам, керуючим рухом крил.
Цей врівноважуючий орган послужив зразком для дуже важливого винаходу – гіроскопа з вібруючими тонкими пластинками, який прийшов на зміну класичному гіроскопу, що виявився явно неспроможним при управлінні польотом надзвукових літаків і снарядів. Заснований точно на тому ж принципі, що і жужжальця двокрилих, цей гіроскоп надзвичайно чутливий. Він моментально виявляє будь-яку зміну в напрямку літака. Основна ж перевага цього приладу в тому, що у порівнянні з класичним гіроскопом він менш схильний до впливу великих прискорень. Практично позбавлений інерції, володіючи дуже високою стабільністю, цей покажчик віражів став сьогодні необхідним на найбільш швидкісних літаках.
Інший винахід, також підказаний комахами, – це «небесний компас поляризованого світла». Насамперед, нагадаємо, що сонячне світло частково поляризоване. Значить, знаючи площину поляризації випромінювання, можна визначити положення джерела світла, навіть якщо воно невидиме. Однак людському оку для цього необхідна допомога спеціального апарату, званого аналізатором. Але такий аналізатор є складовою частиною кожного оптичного елемента, що утворює очі бджоли. Омматідії (незалежні елементи кулястих очей комах) очі бджоли поділяються на вісім частин, розташованих зірочкою. Ці своєрідні поляроїдні екрани пропускають поляризоване світло з різною інтенсивністю залежно від його напряму.
Отже, для бджоли небо буде неоднаково яскравим в кожному елементі омматідія. Картини будуть різними в залежності і від спостережуваної ділянки неба і від години дня. Такий пристрій зорового органу дозволяє бджолі орієнтуватися по відношенню до сонця, навіть коли воно повністю приховано хмарами. Мореплавці, які визначають своє місцезнаходження по сонцю, завжди виявляються у великій скруті, якщо денне світило ховається за хмарами. І ось тут на допомогу приходить небесний компас. Він знаходить положення сонця, аналізуючи поляризоване світло.
Ще один недавній винахід базується на особливості зорової системи комах. Омматідії дають не одне зображення предмета, поміщеного в їх поле зору, а цілу серію незалежних зображень. Така особливість пристрою очей дає певну перевагу при спостереженні за рухомими предметами. Всякий рухомий предмет входить послідовно в поле зору різних омматідієв. Таким чином, тварина виявляється в змозі визначити швидкість руху цього предмета.
Око комахи і послужило «прототипом» дуже простого приладу для миттєвого вимірювання швидкості літаків. Цей недорогий і малогабаритний прилад (ні в якій мірі він не конкурує з радіолокатором) оповіщає спостерігача про швидкість якогось тіла, що перетинає поле зору приладу.
Автор: З. Климовий.