Юный техник, 2008 № 08 - Журнал «Юный техник»

Но и оно далеко не первое. Хотим мы того или нет, но наша планета шумит на всю Вселенную с той поры, когда А.С. Попов в 1897 году осуществил первую передачу сигнала по радио на дальнее расстояние. Попробуйте прикинуть расстояние, на которые за это время распространился радиосигнал, если учесть, что его скорость составляет 300 000 км/с…

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

Как пройти по потолку?

Ученых давно интересует, как насекомым и некоторым ящерицам удается бегать по стенам и потолкам. И мы не раз писали об этом (см., например, «ЮТ» № 8 за 2007 г.). Вот какие открытия удалось сделать исследователям живой природы недавно.

Профессор кафедры химии Московского государственного университета леса Юрий Михайлович Евдокимов, известный нашим читателям по нескольким публикациям о клеях, недавно отвлекся от своей непосредственной работы и провел серию исследований… механизма передвижения мух и пауков по гладкой поверхности.

Сначала им были оценены параметры сцепления мушиных лапок с различными материалами — стеклом, металлами, полимерами, бумагой… Оказалось, что лучше всего лапки мух прилипают к стеклу (сила сцепления равна 4,1 г/кв. см), меньше — к бумаге и слюде (3,8 и 3,4 г/кв. см соответственно).

При взлете мухи минимальное значение прочности прилипания наблюдалось при углах отслаивания от 15 до 45 градусов. То есть муха должна сначала как бы сдвинуть лапки по поверхности, а уж потом отрывать их совсем. Некоторые виды пауков, например, полосатые тарантулы, выделяют прямо из своих лапок липкий шелк.

Кроме того, на каждой лапке паука есть небольшая область, на которой расположены десятки тысяч щетинок диаметром около 1 микрона (10-6 м). Эти щетинки не только цепляются за мельчайшие неровности поверхности, в ход идут и так называемые силы Ван-дер-Ваальса, действующие на молекулярных расстояниях. Причем общая сила сцепления может удерживать вес, многократно превышающий массу паука.

Насекомые — божья коровка, муха и паук — всем известные специалисты по части лазания. Но и геккон им ни в чем не уступает. Он также может лазать по любым наклонным, вертикальным поверхностям и даже потолкам. На снимках при сильном увеличении показаны приспособления, которые помогают им удерживаться.

Полученные данные, по мнению профессора Евдокимова, облегчают задачу создания демонстрационных моделей передвижения пауков, гекконов, мух. А эти модели, в свою очередь, приведут, в конце концов, к созданию роботов, которые смогут передвигаться по вертикальным поверхностям подобно насекомым. А поскольку силой прилипания нужно управлять — много ли толку, если робот не сможет оторвать от поверхности свою приклеившуюся ногу? — профессор предлагает использовать электрореологические жидкости, то есть жидкости, которые при наложении внешнего электростатического поля переходят в твердое состояние и вновь становятся жидкими при снятии поля.

Подойдут для этой цели и магнитные жидкости, переходящие в твердое состояние при действии внешнего магнитного поля, полагает он. При этом сами источники электрических и магнитных полей можно расположить на теле роботов.

Крохотная древесная зеленая лягушка — заурядный житель тропиков — тоже привлекла внимание исследователей своей способностью взбираться по отвесным стенам и висеть вниз головой на потолке. Недавно индийским ученым, похоже, удалось разгадать ее секрет.

Исследователи тщательно изучили под микроскопом лапки этой лягушки и обнаружили микроскопические каналы в стопе, содержащие липкую слизь. Эффект присасывания вместе с невысыхающим клеем и позволяет лягушке путешествовать по стенам и потолкам.

Один из руководителей исследовательской группы, Анимангсу Гхатак, отметил, что природа создала в течение миллионов лет столь совершенные механизмы липучести, что людям лишь остается их копировать. Ведь живые существа приклеиваются с силой, до 100 раз превышающей их собственную массу. Причем этот механизм действует безотказно и многократно, не боится пыли. Ученым уже удалось создать искусственную липучку, которая в 30 раз сильнее обычного скотча и в то же время может использоваться многократно.

А ученым Института имени Макса Планка в Штутгарте при поддержке американских коллег удалось получить на основе аналогичных исследований липкую ленту вообще без клея. Она имитирует щетинки на лапках насекомых и будет использована для покрытия конечностей роботов, которые смогут ходить по отвесным поверхностям.

Так выглядит под микроскопом мушиная лапка. А на нижнем снимке показана синтетическая структура, созданная по патенту природы.

Полимерная лента покрыта расположенными в шахматном порядке с шагом около полусотни микрон волосками высотой несколько десятков микрон. Каждый волосок венчает напоминающая присоску грибовидная шляпка на утонченной ножке, облегчающей поворот на нужный угол.

Такая структура обеспечила прочность сцепления со стеклом в 60 килопаскалей, что в несколько раз выше возможностей всех присосок и прочих приспособлений такого рода.

Этот результат уже не так далек от способностей жуков, пауков и гекконов — у них прочность прилипания около 100 килопаскалей. Лента выдерживает множество циклов прилипания, но постепенно ее способности уменьшаются из-за грязи и пыли. Впрочем, чтобы восстановить качества ленты, достаточно просто вымыть ее с мылом.

С новой лентой на колесах-лапах небольшой радиоуправляемый робот весом 120 г уже успешно проехал по стенам и потолку.

В. ВЛАДИМИРОВ

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

К вопросу о возрасте Земли

Утверждают, что нашей планете примерно 4.5 млрд. лет, а Вселенной около 20 млрд. лет. Причем в разных источниках данные отличаются. Как все же правильно?

Ирина Толмачева.

г. Иркутск

История определения возраста Земли изобилует курьезами. Так, например, Джеймс Ашер, архиепископ Шотландии, опираясь на Библию, в 1650 году во всеуслышанье заявил, что Адам, по его расчетам, появился на свет божий 22 октября 4022 года до н. э. И если добавить к этому неделю, которая, согласно той же Библии, понадобилась Всевышнему на сотворение мира, а также два с лишним тысячелетия, прошедшие с рождества Христова, то получается, что нашему миру чуть больше… 6000 лет.

Такой подсчет вполне удовлетворил как самого Ашера, так и других отцов церкви.

Шотландский фермер Джим Хаттон пошел своим путем.

«После того, как Всевышний закончил сотворение мира, он больше не вмешивался в течение природных процессов, — рассуждал Хаттон. — Ручьи и реки, например, текли и текут сами по себе, никто не подгоняет воду. Но если мы внимательно посмотрим на берега того же ручья, то увидим, что вода все время уносит с собой песчинку за песчинкой, из года в год подтачивая берег и углубляя свое русло. Процесс этот на глаз незаметен, но результаты его впечатляющи — в некоторых местах русло уже заглублено на десятки метров от поверхности земли. Сколько же времени на это потребовалось?..»

Первые же прикидки фермера показали, что речь может идти уже не о тысячах, а о десятках тысяч лет. Свои выводы он основал на наблюдениях за близлежащим ручьем. Интересно, что он сказал бы, повидав, к примеру, Гранд-каньон в Аризоне, США, где река Колорадо прорезала горную толщу на 1,5 км вглубь?..

И это еще не все! Рекам ведь свойственно когда-то зарождаться, а когда-то и пересыхать. И вряд ли река Колорадо зародилась одновременно с американским континентом. Значит, камни, которая она точит, должны быть еще старше. Но насколько?

Ответить на этот вопрос попытался американский геолог Сэм Барринг. Он обратил внимание, что во многих минералах в ничтожных количествах содержится природный уран. А элемент этот, как известно, склонен к самопроизвольному распаду, превращаясь, в конце концов, в свинец. Зная период полураспада урана — то есть время, через которое данное количество урана уменьшится наполовину, и количество свинца в данном минерале, можно подсчитать, сколько лет назад в горной породе содержался только уран, но еще не было свинца.

Подсчеты показали: возраст некоторых горных пород приближается к 4 млрд. лет. Но самые ли это старые камни на Земле? Ведь за историю своего существования земная кора не раз переплавлялась, континенты передвигались с места на место, тектоническая жизнь планеты бурлила. Ведь она еще не затихла и по сей день. Ежегодные извержения вулканов и землетрясения — тому свидетельство.