رغم أن العناكب ليس لديها أجنحة خاصة تطير بها، إلا أن العديد منها لديه قدرة خارقة على الصعود للسماء باستخدام خيوط الجوسامير التي تطلقها من مؤخرتها.
لكن الكيفية التي تقوم بها هذه اللافقاريات بعملية الطيران لم تكن واضحةً تمامًا في أي وقت مضى، على الرغم من أن علماء الأحياء افترضوا أن الأمر يتعلق على الأرجح بدوامات التيارات العكسية التي تنتج من ارتفاع درجة حرارة الهواء بالقرب من سطح الأرض.
اظهار أخبار متعلقة
ومع ذلك، هناك اقتراح بديل تم الكشف عنه مؤخرًا يحظى باهتمام العلماء، حيث تتراكم الأدلة لدعم آلية steampunk إلى حد ما. والتي تشير إلى أنه بدلاً من طيران العناكب بفعل الحرارة، فإنها تبحر بدلاً من ذلك في السماء على موجات الكهرباء.
وأظهرت الدراسات التي أجراها باحثون من جامعة بريستول في عام 2018 أن الحقول الكهربائية المتولدة عن نشاطات الطقس يمكن أن تسحب خيط العنكبوت المشحون بالكهرباء الساكنة والعنكبوت بعيدًا عن الأرض.
هذا لا يعني أن الشحنات الكهربائية هي المسؤولة بالضرورة عن الظاهرة التي يشير إليها العلماء باسم ballooning، بشكل كلي أو جزئي. لكنها تجيب على مجموعة من الأسئلة حول الفيزياء الفعلية التي تحدث.
اظهار أخبار متعلقة
لكن حقيقة أن العناكب يمكن أن تضيف شحنة طفيفة إلى شبكاتها من أجل اصطياد الفريسة كان محور الدراسات التجريبية مؤخرًا.
لسوء الحظ، يعد قياس النشاط الكهروستاتيكي لخيط قصير صعبًا جدًا في ظل ظروف المختبر. لذلك حاول الباحثون إبقاء الأمور سهلة ويسيرة، من خلال استخدام نمذجة بسيطة لتحديد كيف يمكن أن يتفاعل خيط واحد مشحون إلكتروستاتيكيًا من نتوء العنكبوت مع مجال ضعيف الشحنة في الغلاف الجوي.
في الواقع، يمكن للعناكب الطيران بعد أن تقوم باستخدام اثنين أو ثلاثة أو حتى عشرات الخيوط الدقيقة لتنشيطها ومساعدتها على رفعها للأعلى. لكن كيف يمكن أن يتفاعل كل خيط مغلف بمواد سالبة الشحنة، مع خيوط أخرى هو سؤال مفتوح.
اظهار أخبار متعلقة
لاستكشاف هذا السؤال، قام الفيزيائيان شربل حبشي من جامعة السيدة اللويزة في لبنان، ومحمد جويد من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، بدمج قياسات من دراسات سابقة مع خوارزمية شائعة الاستخدام في الرسومات المحوسبة لتتبع الأمر.
من خلال ربط ما بين اثنين إلى ثمانية شعيرات افتراضية في كرة بعرض 2 مليمتر تمثل نوعًا صغيرًا من العناكب، تمكنوا من تعديل مجموعة من المتغيرات مثل توزيع الشحنة، والمجالات الكهربائية في الغلاف الجوي، ومقاومة الهواء، ومشاهدتها وهي تطير.
في البداية بقيت جميع الخيوط عمودية إلى حد ما. ولكن عندما تكشفت عمليات المحاكاة، انفصلت الشحنات السالبة على طول الخيوط، مما أدى إلى توسيع مجموعة الخيوط إلى شكل مخروطي مقلوب.
اظهار أخبار متعلقة
أدى هذا بدوره إلى إبطاء صعودهم ، مما تسبب في سقوطهم وتجمع الخيوط معًا مرة أخرى، مما يجعل التوتر بين التنافر الكهروستاتيكي والسحب الجوي عاملاً مهمًا في تحديد عدد خيوط بالون العنكبوت.
وقال حبشي "نعتقد أنه على الأقل بالنسبة للعناكب الصغيرة، يمكن أن يتسبب المجال الكهربائي، دون أي مساعدة من التيارات الهوائية الصاعدة ، في حدوث عملية الـ ballooning".
اظهار أخبار متعلقة
أما بالنسبة للعناكب الأكبر حجمًا، فمن المحتمل أن ارتفاع تيار الهواء ضروري لإعطائها دفعة جيدة للطيران، مما يعني أن الفرضيات المتنافسة وراء طيران العنكبوت قد لا تكون متعارضة تمامًا.
من ناحية أخرى، إذا نجحت الرياضيات بتفسير الأمر فعلاً، فقد تعطينا أساسًا لطريق جديد لتكنولوجيا الطيران المستوحاة من العنكبوت، والتي تستخدم لإرسال طائرات بدون طيار نانوية النطاق على التيارات الهوائية للأرض أو في عوالم بعيدة.
نشر هذا البحث في مجلة Physical Review E.