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Flug der Spinnen

17.03.2022

Viele Spinnenarten, die von Natur aus nie Flügel bekommen haben, haben stattdessen eine unheimliche Fähigkeit entwickelt, sich mit ein paar kurzen Netzsträngen, die aus der Rückseite ihres Oberkörpers herausragen, in die Lüfte zu erheben. Wie machen Sie das?

Zum Fliegen können Spinnen elektrische Felder nutzen. Dieser Mechanismus scheint fantastisch, aber Wissenschaftler haben seine Möglichkeit theoretisch bestätigt.

Wie genau diese Methode des Wirbellosenflugs funktioniert, war nie ganz klar, obwohl Biologen in der Vergangenheit spekuliert haben, dass es wahrscheinlich etwas mit Wirbeln aus sich erwärmender Luft nahe der Erdoberfläche zu tun hat.

Es gibt jedoch eine alternative Erklärung für dieses Phänomen, das mehr Aufmerksamkeit erhält, da sich die Beweise dafür häufen. Anstatt auf Luftströmungen zu fliegen, könnten Spinnen auf elektrischen Feldern in den Himmel abheben.

Von Wissenschaftlern der University of Bristol durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass die durch Wetterereignisse erzeugten elektrischen Felder stark genug sind, um einen einzelnen elektrostatisch aufgeladenen Strang eines Netzes und eine daran hängende Spinne vom Boden abzuheben.

Wissenschaftler haben ein mathematisches Modell erstellt, das die elektromagnetischen Wechselwirkungen um mehrere hängende Fäden des Netzes herum beschreibt. Dies brachte neue wichtige Details in die Diskussion. Das Modell bedeutet keineswegs, dass elektrische Ladungen unbedingt für das Phänomen des Spinnenflugs verantwortlich sind. Aber die Arbeit beantwortet viele Fragen darüber, wie physikalische Gesetze in der Natur funktionieren.

Die Tatsache, dass Spinnen ihre Netzladung leicht erhöhen können, um Beute zu fangen (und möglicherweise Schadstoffe einzusammeln), steht seit einiger Zeit im Mittelpunkt der experimentellen Forschung. Doch in einem Experiment ist es mit Hilfe moderner Technologien fast unmöglich, die Ladung eines Fadens zu messen, daher beschränkten sich die Wissenschaftler in der Studie auf ein mathematisches Modell. Es ist möglich, dass sie es in Zukunft in der Praxis beweisen können.

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Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Der Chip wird durch Licht, Wärme und Vibration angetrieben 17.07.2012

Der Chip ist in der Lage, gleichzeitig Energie aus Licht, Wärme und Vibration zu gewinnen. Sensoren mit solchen Chips benötigen niemals eine interne Energiequelle - eine Batterie oder einen Akku - und können ewig funktionieren. Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology haben laut Physorg einen wichtigen Schritt in Richtung der Entwicklung von Sensoren ohne interne Energiequellen - Batterien und Akkumulatoren - gemacht. Der Leiter der Abteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik des Instituts, Saurav Bandyopadhyay, hat einen Chip geschaffen, der Energie aus der Umgebung „entziehen“ kann: Licht, Wärme und Vibration.

Frühere Studien in diese Richtung wurden bereits durchgeführt. Ein Kollege der Wissenschaftlerin Anantha Chandrakasan lernte, elektrische Energie aus drei verschiedenen Quellen getrennt zu beziehen: Licht, Wärme und Vibration. In der neuen Arbeit kombinierte der Wissenschaftler die Fähigkeit, Energie aus diesen Quellen in einem Mikroschaltkreis zu entnehmen, und erhöhte auch die Energieeffizienz.

Der erzeugte Chip kann Energie aus der Bewegung von Teilen des menschlichen Körpers, beispielsweise beim Gehen, oder aus dem Temperaturunterschied im menschlichen Körper gewinnen. Sensoren mit solchen Chips können Körperparameter erfassen und unbegrenzt arbeiten. Auf Straßen- und Eisenbahnbrücken installierte Sensoren wiederum, die die Dienste über den Zustand des Bauwerks informieren, können Energie aus den Vibrationen entnehmen, die durch die Überfahrt von Fahrzeugen über die Brücke entstehen.

Die Hauptschwierigkeit bestand laut Entwickler darin, eine elektrische Schaltung des Chips zu erstellen, die mehrere Quellen gleichzeitig verarbeiten kann, die sich in unterschiedlichen Kapazitäten unterscheiden. In der Regel wird dieses Problem durch eine einfache automatische Auswahl der Quelle gelöst, die die maximale Leistung liefert. Laut Bandiopadhyay ist dieser Ansatz weniger effizient, da die Energie der verbleibenden Quellen zu diesem Zeitpunkt verschwendet wird. „Stattdessen haben wir gelernt, Energie aus allen Quellen auf einmal zu beziehen“, kommentiert der Wissenschaftler. Dies geschah mit Hilfe von Kondensatoren, die Ladung aus anderen Quellen ansammeln, wenn die Stromversorgung von der Hauptquelle erfolgt.

Die zweite Aufgabe bestand darin, die Energie zu minimieren, die die Schaltung selbst verbraucht. Typischerweise wird die Stromversorgung über eine Batterie oder einen Kondensator mit hoher Kapazität zugeführt. Energie fließt zu ihnen und nur dann - zum Hauptstromkreis. Bandyopadhyay ließ den Kreislauf direkt von der Energiequelle arbeiten. Ihm zufolge hat dies die Effizienz erheblich gesteigert.

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