Как и почему летает шмель

Олег Мальцев

Краткое содержание статьи:

С детства любой, кто интересовался миром насекомых, слышал о том, что полёт шмеля противоречит всем законом физики, а точнее аэродинамики. Это утверждение столь плотно засело в наших умах, что сейчас уже с трудом можно разобраться, почему это происходит.

Неужели может существовать животное, основная часть жизнедеятельности которого противоречит базовым законам физики? Данная статья предназначена для тех, кто хочет узнать, является этот факт правдой, или же это просто вымысел, в который с уверенностью верят люди.

Как и почему летает шмель

Шмель не может летать по законам аэродинамики?

Для начала углубимся в теорию и посмотрим, действительно ли наука противоречит умению пчёл этого вида передвигаться в воздушном пространстве.

Особенности полёта насекомых учёные когда-то исследовали с особой тщательностью, ведь именно на их основе строились предположения о возможности полёта человека в воздухе с помощью какого-либо средства, что в итоге привело к созданию парапланов, а в дальнейшем и самолётов.

С помощью аэродинамического анализа проверялись полёты множества крылатых членистоногих. Однако, когда дело дошло до героя нашей статьи, учёные оказались в тупике. Все используемые ими ранее расчёты не подходили.

Дело оказалось в том, что у всех изучаемых представителей животного мира площадь тела соотносилась с площадью крыльев в равной пропорции. А у данных пчёл, как известно, крылья значительно меньше, чем его туловище.

Именно поэтому появилось мнение, что такие шмели не способны оторваться от поверхности, так как площади поверхности его маленьких крыльев недостаточно для того, чтобы поднять с земли его объёмное тело. Шмели, тем временем, продолжали летать.

Как и почему летает шмель

Как летает шмель?

Столкнувшись с данным феноменом, исследователи продолжили учение этого удивительного насекомого, так как сделанный ими вывод казался совершенно абсурдным.

Тогда начали проводиться различные эксперименты по наблюдению за существами, которые так легко перечеркнули все законы физики. С помощью современной техники их полёт был заснят на сверхточную камеру, а потом замедлен в десятки раз. Таким образом удалось чётко разглядеть весь процесс движения крыльев насекомого.

Выяснилось, что несмотря на кажущуюся слабость, крылья членистоногого способны развивать невероятно высокую скорость. Так, за одну секунду представитель фауны проделывает почти 400 взмахов.

Однако наиболее важным открытием стал тот факт, что у крыльев бомбуса есть два типа движения:

  1. Обычные возвратно-поступательные движения, которые характерны для всех насекомых;
  2. Практически невидимая для глаза мелкая дрожь – колебания на высокой частоте.

Именно этот, второй тип движения и стал причиной, по которой это существо двигается над землёй.

Как и почему летает шмель

Полёт шмеля с точки зрения физики

Что же особенного в этих мелких колебательных вибрациях? На этот вопрос дали ответ ученые-физики, а именно Чжэн Джейн Ван, которая и доказала, что полёт шмеля, также известного как бомбус, не является чем-то, выходящим за рамки научных знаний.

В соответствии с результатами исследований, высокочастотные вибрации, совершаемые крыльями данного представителя фауны во время движения, образуют завихрения в воздухе, обладающие переменной плотностью. Именно разная плотность воздуха и вызывает подъёмную силу, которая удерживает массивное тело шмеля.

!!–Таким образом, нестандартные движения крыльев существа затрудняли определение особенностей его передвижения в воздухе, однако выяснилось, что в отличие от самолета, когда воздух обтекает корпус, шмель своим телом опирается на завихрения, создаваемые крыльями. Тем самым он компенсирует их внешнюю слабость по отношению к своей массивности.

Как и почему летает шмель

Правда или миф?

Итак, как же стоит воспринимать распространённое мнение о том, что этот представитель фауны не должен летать? Каков окончательный вердикт?

А он однозначен – данные насекомые без проблем отрываются от земли, и это не противоречит никаким законам. Нужно лишь копнуть глубже, и тогда станет ясно, что движения крыльев этой большой пчелы вполне вписываются в правила аэродинамики.

Итак, выражение о том, что передвижения этого существа в воздухе невозможны из-за того, что они идут в разрез с общепринятыми постулатами естественных наук, является ложным. Однако оно прочно засело в умах обывателей из-за давней ошибки учёных.

Как и почему летает шмель

Почему произошла ошибка?

Как же могло получиться так, что ложная теория распространилась по всей планете и надолго засела в умах обывателей? Как учёные могли предположить, что такое обыкновенное существо может жить вопреки законам природы?

Как оказалось, дело было в недостаточно глубоком подходе к исследованию и правилам аэродинамики. Учёные совершили несколько ошибок во время своих исследований, которые и привели к зарождению мифа:

  • Предположение о том, что в соответствии с физическими постулатами и не должны двигаться над поверхностью, было выдвинуто из-за недостатка знаний и осведомлённости в сфере;
  • Более того, когда исследователи изучали особенности полёта других животных, они применяли ко всем ним единую формулу, которая базировалась на формуле передвижения в воздухе самолёта. И здесь оказалось целых два подводных камня, которые ускользнули от внимания людей науки;
  • Во-первых, крылья самолёта являются статичными, в то время как у данного членистоногого они постоянно двигаются, причём в нескольких плоскостях;
  • Во-вторых, борт этого летательного аппарата пропорционален его крыльям, а тело шмеля значительно больше.

Как и почему летает шмель

Так, недостаточное количество информации привело к рождению ложной теории. Однако не стоит думать, что люди науки были просто глупы.

Причиной возникновения подобной ошибки являлось лишь недостаточное количество сведений, известных учёным на тот момент, когда проводились исследования. Так как в то время такой раздел физики, как вихревая аэродинамика, был изучен не до конца.

Подводя итог, стоит отметить, что далеко не всем распространённым фактам стоит верить, так как довольно часто они оказываются всего лишь обычными заблуждениями, вызванными ошибкой или недопониманием. В конце концов, несмотря на все предположения учёных, шмели летали даже тогда, когда исследователи считали, что они не могут этого делать. И продолжают это делать сейчас.

Видео: макросъемка взлета насекомых

В этом видео биолог Олег Мазаев покажет, как происходит взлет насекомых (в том числе и шмелей), съемка с высокой частотой кадров:

Почему шмель не может летать по законам физики

Как и почему летает шмель Полет шмеля Как и почему летает шмель Шмель

Многие научные гипотезы, а затем и законы, были открыты при наблюдении за животными. Первые приспособления для парапланирования человека в воздухе были скопированы с крыльев птиц и насекомых. Ученые разбирали принцип полета того или иного живого существа и старались объяснить это с научной точки зрения. И лишь совсем недавно они смогли понять, почему шмель летает.

На заметку!

Внимание исследователей и людей науки привлекло маленькое насекомое, которое, вопреки всем известным на тот момент законам физики, летает. Его объемное тело, форма которого не отвечает аэродинамическим условиям, никак не стыковалось с маленькими невзрачными крылышками. Все в один голос утверждали, что шмель не может летать с такими физическими данными.

Ошибочная гипотеза

Математическими формулами и законами аэродинамики объясняли полеты многих насекомых:

  • бабочек;
  • пчел;
  • мух;
  • комаров;
  • жуков и многих других.

Аэроанализу подвергали любое летающее живое существо и после некоторых вычислений становилось ясно, как оно летает. Когда очередь дошла до шмеля, который является ближайшим родственником пчелы, ученые зашли в тупик. Они пытались применить формулы, по которым рассчитывается подъемная сила, действующая на самолет.

На заметку!

Нет ничего удивительного в том, что эти формулы никак не подходили к полету насекомого. Площадь поверхности его крыльев была слишком мала, чтобы создать силу, способную поднять грузное тело. Никакой речи о планировании в потоке воздуха здесь не было. Вывод был однозначный и курьезный: шмель не может летать.

Все дело в крыльях

Как и почему летает шмельПолет шмеля

Наука и техника не стояли на месте и вскоре к вопросу о полете шмеля вернулись. Теперь к решению этой задачи подошли более тщательно, записав на видеокамеру, как летает шмель. С помощью современной аппаратуры удалось рассмотреть все движения крыльев насекомого в замедленном действии и начать строить новую гипотезу.

На видеозаписи специалисты разглядели принцип движения крыльев. Маленькие и невзрачные, они совершали очень необычные взмахи. Помимо возвратно-поступательных движений они одновременно совершали еле заметные колебательные вибрации, похожие больше на мелкую дрожь. Именно эти высокочастотные колебания стали причиной полета насекомого.

Интересно!

Во время наблюдений за движением крыльев мохнатого родственника пчелы было подсчитано, что он совершает ими 300-400 взмахов в секунду.

Благодаря этим микровибрациям крылышек вокруг их концов создаются завихрения воздуха с переменным значением плотности. Разница в плотности потоков воздуха и создает подъемную силу, действующую на насекомое. Такими завихрениями не обладают взмахи крыльев бабочки или пчелы, поэтому изначально к данному выводу не смогли прийти.

Доказательная база от ученого-физика

Как и почему летает шмельШмель

Впервые научно-обоснованное заключение по полету шмеля было представлено всеобщему обозрению в середине прошлого столетия. Женщина-физик Чжэн Джейн Ван, работающая в известном Корнеллском университете США, привела доказательную базу по образованию подъемной силы за счет завихрений.

Физик потратила немало времени на тщательные исследования по этому вопросу, и к ее гипотезе не было возражений. Еще она отметила, что основной ошибкой ученых, уверяющих, что по законам физики шмель не может летать, было отсутствие достаточных знаний в определенных разделах аэродинамики.

Применение формул, по которым рассчитывается полет авиалайнера со статичным состоянием крыльев, невозможно к расчету полета насекомого, которое активно машет крылышками в нескольких плоскостях. Такое движение в воздухе является ярким примером раздела нестационарной газово-вязкой динамики.

Итогом всех этих исследований стало окончательное заключение, что мохнатый родственник пчелы летать может. Интересней тот факт, что насекомое и без этих сложных и долгих умозаключений великих умов как летало, так и продолжает летать. Даже если впоследствии появится новая гипотеза аэродинамики шмеля, он все равно будет совершать свои ежедневные полеты, несмотря ни на что.

В начале xx века считалось, что шмель по законам физики не может летать. что не так с этим утверждением?

29 июля 2020 | 12:00| Просто о сложном

«По законам физики шмель летать не должен, но он об этом не знает и всё равно летает», – такая шутка бытует на просторах Интернета.

Откуда она берёт начало, и почему на самом деле у мохнатого насекомого с полётом нет никаких проблем, «Диалогу» рассказал сотрудник кафедры энтомологии биологического факультета МГУ имени Ломоносова Олег Беляев.

Как и почему летает шмельфото: Илья Снопченко / ИА «Диалог»

Заблуждение о полёте шмеля, по словам Олега Беляева, появилось из-за крылышек насекомого: казалось, будто они слишком коротки для массивного тела и не способны удерживать его в воздухе.

Читайте также:  Где обитают клещи: в траве или на деревьях

Одним из тех, кто обратил на это внимание, был энтомолог из Франции Антуан Маньян.

Чтобы проверить такое умозаключение, учёный в 1934 году решил рассчитать характеристики пчелиного полёта (шмели также относятся к пчёлам, так как входят в семейство настоящих пчёл — ИА «Диалог»). В работе он ориентировался на наработки математика Андре Сент-Лагю.

«Насекомый» Петербург

Происходило это на раннем этапе развития авиастроения и аэродинамики – раздела физики, который рассматривает движение тел в воздушной среде.

Полёт тогда изучали главным образом на моделях с неподвижными крыльями.

А чтобы анализировать и моделировать более сложные формы – к примеру, полёт шмелей с машущими крыльями – в распоряжении у учёных не было ни высокоскоростных видеокамер, ни развитой микроробототехники.

Поэтому Андре Сент-Лагю использовал в своих вычислениях известные на тот момент принципы стационарной аэродинамики, которые применяли к неподвижным крыльям и не подходили для машущих. Расчёты исследователя показали, что у пчёл (а стало быть, и шмелей) – при их размерах тела – действительно создаётся недостаточная подъёмная сила для планирующего (как у самолёта) полёта.

Как и почему летает шмельфото: Илья Снопченко / ИА «Диалог»

Истина же оказалась в том, что законы физики не мешают шмелям летать. Просто принципы полёта насекомых и летательных аппаратов существенно различаются.

Почему от самолётов остаются следы в небе? Рассказывает лётчик

Так, самолёты держатся в воздухе за счёт разного давления над крыльями и под ними. Его создаёт несимметричная форма конструкции (снизу ровная, а сверху выпуклая) и угол, под которым она находится в полёте (угол атаки). Во время движения крыло разделяет воздушный поток на две части.

При этом скорость верхнего увеличивается в несколько раз по сравнению с нижним: ведь за то же время по выпуклой стороне воздух должен пройти больший отрезок пути.

Как итог: давление на самолёт сверху снижается, а вот снизу воздух давит на него гораздо сильнее, что и не даёт технике упасть.

«В отличие от летательных аппаратов, у шмелей и большинства других насекомых крылья представляют собой тонкие эластичные пластинки, встроенные в каркас из прочных и гибких жилок», – сообщает Олег Беляев. Их движение, отмечает энтомолог, циклично и состоит, как правило, из взмаха вверх, взмаха вниз и двух разворотов.

Правда ли тараканы – одни из самых живучих существ на земле? Рассказывает энтомолог

Во время полёта шмелиные крылья взаимодействуют с воздушными вихрями, которые сами же и создают. Это играет существенную роль в создании аэродинамических сил.

При взмахе насекомое изменяет угол атаки крыльев так, чтобы удержать на их поверхности прикреплённый вихрь. Благодаря этому увеличивается разница давления воздушных потоков около крыльев и возрастает подъёмная сила шмеля.

Во время разворота крыльев прикреплённый вихрь сбрасывается, что даёт насекомому дополнительный импульс.

Как и почему летает шмельфото: Илья Снопченко / ИА «Диалог»

По словам Олега Беляева, частота взмахов у грузных шмелей высока: достигает 200 и более раз в секунду. И хотя на первый взгляд эти пчёлы кажутся неторопливыми, в полёте они развивают приличную скорость.

«Стоит потревожить шмеля, как он вдруг делает вираж и стрелой уносится куда-то прочь. Вспомните, каким проворным был князь Гвидон, обращённый в шмеля: как слуги и стража тщетно пытались поймать юркое насекомое.

Николай Римский-Корсаков посвятил этой сцене отдельную быструю интермедию «Полёт шмеля» в своей опере «Сказка о царе Салтане».

Известно, что у шмелей фиксировали скорость полёта до 5 метров в секунду, или 18 километров в час», – заключает энтомолог.

Узнать больше о шмелях и других пчёлах можно в книге Тора Хэнсона «Жужжащие: Естественная история пчёл», которая недавно вышла на русском языке в переводе Олега Беляева.

Подготовила Вероника Бабкина / ИА «Диалог»

Скорость полёта шмеля: как и почему он летает

Существует целая наука – бионика, наука что объединяет технику и биологию. Она изучает различные организмы и то, что люди могут извлечь из них для себя.

Люди часто берут что-то из природы и тщательно изучают. Но шмель долгое время ученым не давал покоя, а точнее его способность летать.

Однажды я своим любознательным умом и большим желанием разобрать в необычных секретах, узнал ответ на вопрос «почему шмель летает». Технических нюансов будет много, призываю к терпению.

Физиками установлено, что самолёт летает благодаря сложной конструкции крыла и аэродинамической поверхности. Эффективная подъёмная сила осуществляется с помощью округлой передней кромки крыла и крутой задней кромки. Мощность тяги двигателя составляет 63300 фунтов.

Аэродинамика полёта самолёта и шмеля должна быть одинаковой. Учёными доказано, что согласно законам физики, шмели не должны летать. Однако это не так.

Как и почему летает шмель

Крупный шмель и его крылья.

Крылышки шмелей способны создать большую подъёмную силу, чем рассчитывают учёные. Если бы у самолёта были пропорции шмеля, то он не оторвался бы от земли. Насекомое можно сравнить с вертолётом, имеющим гибкие лопасти.

Проверив в отношении шмелей теорию, применимую к Боингу 747 физики установили, что размах крыльев составляет от 300 до 400 взмахов за 1 секунду. Это возможно благодаря сокращению и расслаблению мышц брюшного отдела.

Нарисованные узоры крыльев при взмахах — причина различных аэродинамических сил. Они противоречат любой математической теории. Крылышки не способны качаться как дверь на обычной петле. Верхняя часть создаёт тоненький овал. Крылья могут переворачиваться при каждом взмахе, направляя верхнюю часть вверх при взмахе вниз.

Частота взмаха больших шмелей не менее 200 раз в секунду. Максимальная скорость полёта достигает 5 метров в секунду, что равно 18 км в час.

Разгадка тайны полёта шмелей

Для разгадки тайны физикам пришлось сконструировать модели крылышек шмелей в увеличенном варианте. В результате этого учёным Дикинсоном были установлены основные механизмы полёта насекомого. Они состоят из замедленного срыва воздушного потока, захвата струи спутной, вращательного кругового движения.

Вихри

Крыло рассекает воздух, что приводит к замедленному срыву воздушного потока. Чтобы оставаться в полёте, шмелю необходим вихрь. Вихри — вращающиеся потоки вещества, схожие со стекающей водой в раковине.

Переход из потока в поток

При движении крыла, имеющего небольшой угол, воздух рассекается в передней части крыла. Затем происходит плавный переход в 2 потока, находящихся вдоль нижней и верхней поверхности крыла. Скорость верхнего потока больше. Это производит подъёмную силу.

Короткий поток

Благодаря первому этапу замедления увеличивается подъёмная сила. Этому способствует короткий поток — вихрь передней кромки крыла. Вследствие этого образуется низкое давление, что приводит к увеличению подъёмной силы.

Мощная сила

Таким образом, установлено, что шмель летает в огромном количестве вихрей. Каждый из них окружают воздушные потоки и маленькие вихри, созданные взмахами крыльев. Кроме этого крылышки образуют временную мощную силу, которая появляется в конце и в начале каждого взмаха.

Заключение

В природе есть множество загадок. Способность к полётам у шмелей — феномен, исследованный многими учёными. Это можно назвать чудом природы. Маленькие крылышки создают такие мощные вихри и импульсы, что насекомые летают с большой скоростью.

ПредыдущаяСледующая

Шмель летать не должен?

Как и почему летает шмель

Родилось такое утверждение в начале XX века, когда бурно развивалось самолетостроение. Ученые того времени применяли к насекомому условия полетов по законам аэродинамики (вычисления силы, предназначенной для подъема в воздух тяжеловесных лайнеров).

Почему выбор пал на мохнатое насекомое? У шмеля относительно грузной массы тела маленькие по размеру крылышки. Это и привлекло внимание ученых.

Математические исчисления подходили для пчел, мух, бабочек, а вот к шмелям это применение по законам физики оказалось невозможным. Загадочное насекомое опровергало все математические выводы ученых. Что они сделали? Попытались вписать шмелиный полет к формулам, исчисляющим подъемную силу авиалайнера, забыв о том, что самолет не умеет махать крыльями.

В итоге, получив парадоксальный вывод о невозможности полета земляной пчелы, ученые заявили, что «шмель летать не может, но летает, нарушая законы физики». Но мохнатое насекомое физику не изучало и на лекциях не сидело.

Так почему шмель летает?

Наука развивалась. Полет насекомого, то, с какой скоростью и как именно оно летает, удалось досконально снять на камеру. Взмахи крыльев просматривали в замедленном темпе, изучали траекторию движения. Какие выводы получили?

При интенсивной работе крылышек, их края образуют воздушные завихрения. Завихи убираются, как только крыло перестает взмахивать.
Эти завихрения воздуха обладают различной плотностью воздушного потока.

Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

Та же бабочка или комар не могут сбрасывать воздушные завихрения, их полет заложен на планировании в потоке воздушных масс. Шмель летает вопреки законам аэроанализа, ведь его работающие крылышки рождают большую аэродинамическую силу. А возвратно-поступательные взмахи крыльев делали исследования передвижения насекомого слишком сложными и непредсказуемыми для аналитики.

Аэродинамическая поверхность с подвижной амплитудой генерирует гораздо большую подъемную силу, чем жестко фиксированное крыло. И крылышки шмеля создают одновременно не только возвратно-поступательные, но и ритмически-колебательные движения (за секунду крыло бомбуса совершает 300-400 таких взмахов).

Доказательную базу привела в середине XX века женщина-физик из Корнельского университета Чжэн Джейн Ван (Jane Wang).

Она потратила много часов, моделируя за сверхмощным компьютером схему движения вихревых потоков, создаваемых шмелиными крыльями, и сделала окончательный вывод: «Шмель не нарушает аэродинамические законы.

Его полет зависит от крыльевых завихрений. А при полете самолета воздух обтекает его».

Чжэн отметила, что миф о полете земляной пчелы – это следствие неграмотного понимания инженерами-авиаконструкторами нестационарной газово-вязкой динамики.

Лайнер, выстроенный со строгим соблюдением шмелиных пропорций, никогда бы не взлетел. Принципы работы крыльев земляной пчелы невозможно применить для авиастроения. Но в будущем, если появится модель вертолетов с гибкими, эластичными лопастями, полет шмеля пригодится авиаконструкторам!

источники
http://propochemu.ru/743

С точки зрения аэродинамики шмель не может летать

http://sfw.so/1149050608-interesnye-fakty-o-shmelyah.html

Вот вам еще интересная информация про ШЕРШНЯ, а вот Зачем Колибри убивает пчел

Мохнатый копуша. Почему законы физики не применимы к шмелям

Тот факт, что бомбусы (по латинскому названию) не обеспечивают нас мёдом, ещё не даёт права называть их бездельниками.

«Шмели ценны в первую очередь как опылители, – поясняет доцент кафедры биологии БелГУ Оксана Воробьёва. – Хоботок у них длиннее, чем у пчёл, поэтому шмели могут опылять растения с длинным венчиком, например клевер и другие бобовые».

Длина хоботка у некоторых видов может достигать половины от длины тела. Инструментом для опыления служат и волоски, которыми покрыты мохнатые трудяги. Наверняка многие из вас наблюдали летом на лугу или на клумбе такую картинку: забирается полосатый толстячок в самую глубину цветка, основательно копошится там, а затем не спеша выбирается, весь припудренный пыльцой.

Читайте также:  Педикулез - причины, профилактика и меры борьбы

По всему миру гудят около 300 видов шмелей. В нашей области их 28. Есть и особо ценные, и редкие краснокнижники – моховой, пластинчатозубый, глинистый, плодовый, ленточный, армянский, степной. Ещё дюжина – дупловой, лесной, каменный, пятнистоспинный, конфузус и другие – кандидаты на внесение в региональную Красную книгу.

Короткая жизнь самцов

Жизнь шмелей – типичный пример матриархата в мире природы. Самки покрупнее самцов и, в отличие от них, снабжены жалом.

«Ранней весной основательница – перезимовавшая самка – выбирает место и строит гнездо, несколько восковых ячеек, в которые откладывает яйца, – рассказывает Оксана Воробьёва. – Воск вырабатывается железами на брюшке».

Шмелиное гнездо (бомбидарий) можно встретить порой в самых неожиданных местах – в зазорах кирпичной кладки, например, или за наличниками окон. Но чаще пристанищем служит почва, мох, норы мелких грызунов.

И вот ведь как природой предусмотрено: сначала из этих яиц, пройдя стадии личинки и куколки, появляются рабочие особи, то есть бесплодные самки. Именно они копошатся в цветах, добывая пропитание для семьи. Пыльцу собирают в корзиночки, образованные волосками на задних голенях. А нектар несут в зобике. Они же продолжают строительство гнезда, ведь семья постоянно растёт.

Позже, на излёте лета, на свет появляются плодоносные самки и самцы. Они спариваются, самцы вскоре погибают, а оплодотворённые самки ищут место для зимовки – любую щёлочку в земле, коре дерева, в норе или дупле. Каждая из них весной образует новое гнездо. Также осенью погибают рабочие особи и самки-основательницы.

Хитрое дело – посчитать количество полосатых жителей одного шмелиного гнезда. Но учёные справились и с этой задачей.

«В одной семье может быть от 50 до 200 особей, у некоторых видов – до 500», – уверяет доцент кафедры биологии.

Как и почему летает шмель Шмелиное гнездо / shutterstock.com

Все ли шмелиные тайны раскрыты?

Одна из первых тайн, с которой столкнулись ученые: каким образом шмель создает подъемную силу в полете? Тайну эту удалось раскрыть только благодаря высокоскоростной киносъемке. В чем же состояла интрига?

А вот в чем. Длительное время наука при помощи традиционного аэродинамического анализа не могла полностью описать шмелиный полет. В финале расчетов всегда получалось, что это насекомое не имеет права летать.

А шмель, не зная про расчеты, продолжал прекрасно летать! Парадокс? Вся особенность его в том, что шмель летает своим способом, который более всего близок к вертолетному и полностью противоречит самолетному. У ученых не хватало воображения.

Лишь скоростная съемка позволила при покадровом замедленном просмотре увидеть, на первый взгляд, невероятное.

Вот в сжатой форме словесное описание полета шмеля из заключения ученых: «Верхняя часть каждого крыла описывает тонкий овал под большим углом. Также крылья „переворачиваются“ во время каждого взмаха: верхняя часть крыла направлена вверх во время взмаха вниз, и поворачивается вниз во время движения вверх».

Даже мысленно, закрыв глаза, представить себе это сложно. Приблизительно это соответствовало бы тому, что лопасти у вертолета гибкие и при вращении изгибаются в разные стороны и с разными периодами во времени. Полный бред с технической точки зрения! Такого быть не может в мире авиационной техники.

Но такое давным-давно природа дала шмелям.

Математически шмелиный полет до сих пор не удается описать в полном объеме. Даже у компьютера не хватает «воображения»! А ведь шмель сложнейшие «переворачивания» крыльев в полете производит без знания математики со скоростью от 300 до 400 взмахов в секунду! Сравнить можно лишь, пожалуй, с полетом колибри.

Шмели, как и пчелы, занимаются опылением растений, собирают нектар, производят мед. А для этого надо облететь множество цветов. И вот новая тайна, подмеченная учеными совсем недавно.

Шмели на облет цветов всегда затрачивают минимум сил и времени, «просчитывая» свой маршрут намного быстрее компьютера! Вопрос: каким образом это делает шмель? Ответа пока нет. Предположительно, шмели «фотографируют» свои полеты и потом на такой «карте» видят наиболее короткий путь к каждому цветку.

А из разряда фантастических предположений — шмели, мол, телепатически «обмениваются» информацией о наиболее коротких маршрутах.

Как бы там ни было, но факт остается фактом: компьютер на таких вычислениях «зависает», поскольку задача имеет сразу несколько сложных параметров. В частности, надо учитывать меняющуюся скорость ветра; обширность площади, с которой берется нектар; количество цветов, уже посещенных другими шмелями; влажность воздуха, влияющую на количество взмахов крыльями в секунду…

Еще одна удивительная тайна шмелей — они видят быстрее всех живых существ на нашей планете, включая и человека! В очень сложных экспериментах учеными зафиксировано с помощью приборов, что импульсы по нервам шмеля от глаз к крошечному мозгу идут в пять раз быстрее, чем у нас с вами. Каким образом природа дала этим мохнатым гудящим насекомым столь качественное зрение?

Не полностью еще раскрыта и загадка, что заставляет шмеля басовито гудеть? Вариантов с предположениями уже несколько. Самый вероятный, на первый взгляд, для малопосвященных в шмелиные тайны людей — гудение создается крыльями. Но у пчел тоже сложно работают в полете крылья, а столь громкого гудения они почему-то не создают.

Давно замечено, что шмели начинают трудиться ранним утром (еще задолго до восхода солнца). А это, как правило, самое холодное время суток. По этой причине логично, вроде бы, выглядит предположение на тот счет, что шмели гудят от холода, стараясь учащенным сокращением мышц согреться.

Но это предположение не выдерживает критики, так как шмели — одни из самых холодостойких насекомых! Они встречаются, например, в Гренландии и на Аляске. Примечательно, что около 300 видов шмелей живут в Северной Евразии, в Северной Америке и в горах. Но только два вида обнаружены учеными в теплых краях.

Так что гудеть от холода, чтобы согреться, шмелям нет никакой необходимости.

Тогда для чего они гудят? Еще одно предположение — чтобы «отпугнуть» от цветов конкурентов. Но и здесь есть противоречие. На лугах и полях с клевером у шмелей нет конкурентов. Но они гудят и там.

В начале xx века считалось, что шмель по законам физики не может летать. что не так с этим утверждением?

  • «Черный бархатный шмель, золотое оплечье,
  • Заунывно гудящий певучей струной.
  • Ты зачем залетаешь в жилье человечье,
  • И как будто тоскуешь со мной?»

И. А. Бунин

Приходит упоительное лето, расцветают ароматные цветочки, и все вокруг наполняется пением птиц и жужжанием насекомых. Порхают бабочки, стрекозки, трудятся над цветочные клумбами неутомимые пчелы и шмели. Шмель – уникальное создание природы. Неповоротливый, толстенький трудяга неустанно опыляет цветочки и приглашает посетить шмелиный сказочный мир, полный тайн и загадок.

[править] Предыстория

Суть проблемы для самых маленьких: жирдяй с малюсенькими крылышками.

Рождение сабжа овеяно легендами и относится к началу ХХ века, когда один великомудрый учёный (имена называются разные, чуть ли не сам Людвиг Прандтль) решил произвести расчёт подъёмной силы крыльев шмеля.

Почему именно шмеля? Шмель — насекомое с символизирующим латинским названием Bombus, имеет слишком маленькие крылья относительно размеров и массы собственного тела, но при этом всё равно умудряется летать, в связи с чем представляет для исследований особый интерес.

Поскольку дело было только на заре аэродинамики, учёный применил к шмелю формулы расчета подъёмной силы самолётов, в результате чего потерпел фейл и заключил, что шмель летать не должен и делает это фактически вопреки законам физики.

Даже если это и правда, то проделал он всё это, вероятнее всего, исключительно для лулзов, потому как не мог не понимать, что аэроплан, в отличие от шмеля, крыльями не машет, механика полёта у него совсем другая и к шмелям она по определению не подходит.

Изучение полёта насекомых, таким образом, ждало своего часа.

Тем не менее, попирающий основы мироздания шмель, не дожидаясь, меметизировался и полетел пошёл в народ, где снискал широкую популярность и как аргумент в пользу бессилия науки, и как годный катализатор СПГС, и просто как прикол, которым не грех под стакан повеселить друзей и коллег по работе.

Шмель не может летать по законам аэродинамики?

Для начала углубимся в теорию и посмотрим, действительно ли наука противоречит умению пчёл этого вида передвигаться в воздушном пространстве.

Особенности полёта насекомых учёные когда-то исследовали с особой тщательностью, ведь именно на их основе строились предположения о возможности полёта человека в воздухе с помощью какого-либо средства, что в итоге привело к созданию парапланов, а в дальнейшем и самолётов.

С помощью аэродинамического анализа проверялись полёты множества крылатых членистоногих. Однако, когда дело дошло до героя нашей статьи, учёные оказались в тупике. Все используемые ими ранее расчёты не подходили.

Дело оказалось в том, что у всех изучаемых представителей животного мира площадь тела соотносилась с площадью крыльев в равной пропорции. А у данных пчёл, как известно, крылья значительно меньше, чем его туловище.

Именно поэтому появилось мнение, что такие шмели не способны оторваться от поверхности, так как площади поверхности его маленьких крыльев недостаточно для того, чтобы поднять с земли его объёмное тело. Шмели, тем временем, продолжали летать.

[править] В миру

Шмель не должен, а пчёлы не знают, ога. В те времена и правда едва ли представлялось возможным достойно изучить полет насекомых уже просто потому, что уровень возможностей фотоаппаратуры долгое время не позволял фиксировать точную траекторию движения их крыльев.

С достижением оного, а также развитием этой самой аэродинамики с открытием новых законов и принципов, сабж постепенно стал утрачивать ореол таинственности и не так давно лишился его вовсе.

Ныне интернеты полнятся ликованием относительно того, что очередные британские ученые в очередной раз «опровергли распространённое заблуждение о невозможности полёта шмеля».

Тем не менее, сабж в изначальном виде всё ещё предсказуемо популярен в социальных сетях[1], как известно, чуть менее, чем полностью заполненных любителями «эффектных» цитат и демотиваторов различной степени безграмотности, не привыкшими проверять ту поебень, под которой подписываются. Также эта мудрая мысль слегка обстёбывается в мультике «Би Муви. Медовый заговор», только там не должна летать уже пчела.

Правда или миф?

Итак, как же стоит воспринимать распространённое мнение о том, что этот представитель фауны не должен летать? Каков окончательный вердикт?

А он однозначен – данные насекомые без проблем отрываются от земли, и это не противоречит никаким законам. Нужно лишь копнуть глубже, и тогда станет ясно, что движения крыльев этой большой пчелы вполне вписываются в правила аэродинамики.

Читайте также:  Спреи для собак от блох: обзор эффективных средств и отзывы

Итак, выражение о том, что передвижения этого существа в воздухе невозможны из-за того, что они идут в разрез с общепринятыми постулатами естественных наук, является ложным. Однако оно прочно засело в умах обывателей из-за давней ошибки учёных.

[править] Разбор полётов

Slo-mo Механика машущего полёта насекомых — реально сложный матан, и далёкий от физики человек едва ли сможет его полностью понять и уж тем более объяснить другому, просто прочитав его описание.

Что касается конкретно шмеля, то очень упрощённо суть можно пояснить так: при быстрых-быстрых взмахах крыльев, имеющих определённую гибкость и траекторию движения, у их краёв образуются кольцевые завихрения воздуха, которые «сбрасываются» при завершении взмаха и создают насекомому необходимую подъёмную силу и определяют направление движения.

Следует, всё же, заметить, что шмель, несмотря на применение передовых достижений в биомеханике, далеко не самый искушенный летун среди своих членистоногих собратьев.

Миллионы мух летают аналогичным шмелю образом, однако при этом, в силу ряда причин, они более приспособлены к тому самому высшему пилотажу, который вызывает у анонимуса тонны ненависти и сильно затрудняет их последующее истребление.

А вот более подкованные в физике бабочки умеют использовать в процессе перемещения различные принципы, не ограничиваясь сбросом воздушного потока. Они тоже упорно не вписывались ни в какие теории до того, как скоростная киносъёмка дефлорировала их тайну.

Крейсерский полёт у бабочек не менее хитрожопый, чем у шмеля: бабочки «аплодируют» крыльями, смыкая их сначала концами, а потом уже по всей площади. Воздух из этой трубки по мере её схлопывания выталкивается назад, бодро подталкивая расписную тварь вперёд и вверх. Кроме того, бабочки умеют планировать, расправив крылья, там, где шмель, сделав то же самое, просто ёбнется жопой о землю.

  • Муха, оседлавшая вихрь.
  • Бабочка вертикального взлёта.

В итоге остаётся только в очередной раз преклонить колени перед матерью-природой, создавшей такие сложные и совершенные лётные механизмы для своих насекомых отпрысков, несмотря на то, что особого профита от их исследований всё равно нет — бытует мнение, что в человеческих масштабах полёт насекомого не воспроизвести — не позволит всё та же физика, но это уже совсем другая история.

Как летает шмель?

Столкнувшись с данным феноменом, исследователи продолжили учение этого удивительного насекомого, так как сделанный ими вывод казался совершенно абсурдным.

Тогда начали проводиться различные эксперименты по наблюдению за существами, которые так легко перечеркнули все законы физики. С помощью современной техники их полёт был заснят на сверхточную камеру, а потом замедлен в десятки раз. Таким образом удалось чётко разглядеть весь процесс движения крыльев насекомого.

Выяснилось, что несмотря на кажущуюся слабость, крылья членистоногого способны развивать невероятно высокую скорость. Так, за одну секунду представитель фауны проделывает почти 400 взмахов.

Однако наиболее важным открытием стал тот факт, что у крыльев бомбуса есть два типа движения:

  1. Обычные возвратно-поступательные движения, которые характерны для всех насекомых;
  2. Практически невидимая для глаза мелкая дрожь – колебания на высокой частоте.

Именно этот, второй тип движения и стал причиной, по которой это существо двигается над землёй.

Разведение шмелей в домашних условиях

Люди давно поняли, что шмель является одним из лучших тепличных опылителей и именно его присутствие повышает качество плода. Плюс ко всему, обладая покладистым характером, укус шмеля – редкое явление.

Для того, чтобы разводить этих насекомых необходимо закупить как минимум 50 особей, которые являются членами одного общества. Для них нужно соорудить или купить специальные ульи, в которых самка будет разводить потомство. Перед зимовкой матку нужно хорошо откормить, чтобы она хорошо пережила эту пору и вывела новое потомство.

Шмелей намного легче разводить, чем пчел, при этом намного выгоднее. Купить шмелей можно в интернете у любого заводчика. Если вы задаетесь вопросом как избавиться от шмелей, то по всей видимости они не на шутку вам вредят! Для того, чтобы избавиться от них, достаточно найти их гнездо и опустить в таз или ведро. Насекомые в воде быстро погибнут!

Почему произошла ошибка?

Как же могло получиться так, что ложная теория распространилась по всей планете и надолго засела в умах обывателей? Как учёные могли предположить, что такое обыкновенное существо может жить вопреки законам природы?

Как оказалось, дело было в недостаточно глубоком подходе к исследованию и правилам аэродинамики. Учёные совершили несколько ошибок во время своих исследований, которые и привели к зарождению мифа:

  Муравей через микроскоп: изучаем и фотографируем

  • Предположение о том, что в соответствии с физическими постулатами и не должны двигаться над поверхностью, было выдвинуто из-за недостатка знаний и осведомлённости в сфере;
  • Более того, когда исследователи изучали особенности полёта других животных, они применяли ко всем ним единую формулу, которая базировалась на формуле передвижения в воздухе самолёта. И здесь оказалось целых два подводных камня, которые ускользнули от внимания людей науки;
  • Во-первых, крылья самолёта являются статичными, в то время как у данного членистоногого они постоянно двигаются, причём в нескольких плоскостях;
  • Во-вторых, борт этого летательного аппарата пропорционален его крыльям, а тело шмеля значительно больше.

Так, недостаточное количество информации привело к рождению ложной теории. Однако не стоит думать, что люди науки были просто глупы.

Причиной возникновения подобной ошибки являлось лишь недостаточное количество сведений, известных учёным на тот момент, когда проводились исследования. Так как в то время такой раздел физики, как вихревая аэродинамика, был изучен не до конца.

Подводя итог, стоит отметить, что далеко не всем распространённым фактам стоит верить, так как довольно часто они оказываются всего лишь обычными заблуждениями, вызванными ошибкой или недопониманием. В конце концов, несмотря на все предположения учёных, шмели летали даже тогда, когда исследователи считали, что они не могут этого делать. И продолжают это делать сейчас.

Аппарат будущего

Жесткая передняя часть крыльев сочетается с гибкой задней. Это тоже необходимо для отличного полета. В XXI веке полет насекомых продолжают изучать специалисты разных областей. Люди стремятся спроектировать летательный аппарат с качествами полета шмеля. Это был бы новый прорыв в авиастроении. Новому аппарату не мешала бы турбулентность воздуха.

Скорости полета шмеля препятствуют лишь встречные потоки воздуха. Насекомое летает и в ненастную погоду. Это радует садоводов. Шмели опыляют растения при плохих погодных условиях.

Шмель насекомое. Образ жизни и среда обитания шмеля

Шмель – это насекомое, которое относится к виду настоящих пчел. Их можно считать близкими родственниками медоносных пчел. Их считают теплокровными насекомыми, так как при движении их тело выделяет большое количество тепла, а температура доходит до 40 градусов. Являются самыми крупными представителями семейства.

Тело шмеля густо опушено, что позволяет ему адаптироваться даже к суровым условиям. Окрас у шмелей может быть различным, он зависит от ареала обитания. Глаза не покрыты ворсинками, расположены по прямой линии. Длина тела насекомого может достигать 3,5 сантиметра.

Самца от остальных отличают длинные усы. Шмели практически никогда не жалят, жало есть только у представителей женского пола. Мохнатые шмели или моховые это очень полезные насекомые. Они являются универсальными опылителями. Развивая большую скорость, они носятся от цветка к цветку. Их гнезда необходимо беречь!

Моховой шмель

Существует два самых распространенных вида шмелей:

  • Bombus terrestris;
  • Bombus lap >Среда обитания и образ жизни шмелей

Шмели распространены по всему мира кроме Австралии и Антарктиды. Часто их можно встретить по всей Европе и Африке. В зависимости от места обитания у шмелей появляются новые привычки.

Bombus terrestris проживают в основном в Африке. Они черного цвета, на брюшке присутствуют белые сегменты. Внешне самок и самцов различить у этого вида трудно. Самыми большими являются матки и достигают в размере до 3 сантиметров. Шмелиное гнездо строится в земле рабочими

Bombus lapidarius – то известный вид, который распространен по всей Европе. Они все черного цвета, но присутствуют ярко-красные полосы на брюхе. Вырастают в длину около 2 сантиметров. Этих шмелей часто настигают неприятности. Часто самки-паразиты используют этих мохнатых созданий, как пищу для своих личинок. Это вид шмелей строит свои гнезда меду камнями.

Шмели устроены так, что живут семьями и делятся на:

Хоть у этих насекомых и есть общественное разделение, оно выражено не так явно как у других перепончатокрылых. Как правило, у шмелей разделение труда между самцами и рабочими не особо выражено. Матка, конечно, занимается только гнездом и выведением потомства.

На фото гнездо шмеля

Связь меду всеми особями проходит через гнездо и матку. Но их связи нельзя назвать устойчивыми. Шмели спокойно покидают свои гнезда и матку. Часто матка и главный самец утром садятся на гнездо и начинают издавать странные звуки. Таким образом, самка созывается всех своих подопечных и собственно будит их.

Гнездо шмеля может быть различной формы, при этом ячейки сделаны неаккуратно. Они изготавливаются из мха и воска. Часто шмели используют для построения гнезда мышиные норы. Иногда в них можно найти мед и цветочную пыль.

Все лето самка шмеля откладывает оплодотворенные яйца. Из них вылупляются рабочие и самки. Чаще всего в одну ячейку откладывается несколько яиц. Не все личинки выживают!

  Черная моль в квартире: описание насекомого

Выживут только те, которым достаточно пищи. Развиваются личинки около двух недель и после становятся куколками. В таком состоянии находятся еще около 14 дней. Пока самка откладывает яйца, рабочие собирают нектар и откладывают не оплодотворенные яйца, которые впоследствии станут самцами.

Община шмелей обычно составляет около 500 особей. После вылупления яиц старые матки погибают и им на смену приходят новые. К зиме община вымирает и разбегается полностью, остаются только матки.

Скорость полета шмеля и его маленькие совершенные крылья

Шмель относится к отряду перепончатокрылых насекомых. Семейство пчелы настоящие. К роду Bombus принадлежит около 300 видов. Обитают они по всей Земле. Даже в холодных широтах: живут в Гренландии, на Новой Земле, на Чукотском полуострове.

Согреваются работой грудных мышц, при этом жужжат. Есть горные виды. У экватора представителей рода меньше. Не так давно эти насекомые завезены в Австралию. Сами дальних перелетов не совершают.

Представители рода Bombus считаются выносливыми насекомыми, однако скорость полета шмеля невелика.

Ссылка на основную публикацию