Les araignées utilisent des champs électriques pour voler, et nous savons enfin comment (vidéo)

N’ayant jamais développé d’ailes, de nombreuses espèces d’araignées ont plutôt développé une étrange capacité à s’envoler dans le ciel en n’utilisant rien de plus que quelques courts fils de gaze suspendus à leurs fesses délicates.

Le fonctionnement de cette réponse invertébrée au parapente n’a jamais été tout à fait clair, même si historiquement les biologistes ont supposé que cela avait probablement quelque chose à voir avec les tourbillons tourbillonnants d’air chaud près de la surface de la Terre.

Une suggestion alternative attire cependant l’attention, alors que les preuves s’accumulent à l’appui d’un mécanisme plutôt steampunk. Au lieu de chevaucher des thermiques, les araignées pourraient plutôt naviguer dans le ciel grâce aux marées électriques.

Des études menées par des chercheurs de l’Université de Bristol  en 2018 ont montré que les champs électriques générés par l’activité météorologique pouvaient suffisamment entraîner un seul brin de toile chargé électrostatiquement et son arachnide aéronautique du sol.

Maintenant, une nouvelle étude modélisant les mathématiques derrière les interactions électromagnétiques sur plusieurs fils d’araignée pendants a apporté de nouveaux détails importants à la discussion.

Cela ne veut pas dire que les charges électriques sont nécessairement responsables du phénomène que les scientifiques appellent ballonnement , en tout ou en partie. Mais cela répond à un tas de questions sur la physique réelle au travail.

Le fait que les araignées puissent ajouter une légère charge à leurs toiles afin d’attraper des proies ( et potentiellement ramasser des polluants ) fait l’objet d’études expérimentales depuis un certain temps maintenant.

Malheureusement, mesurer l’activité électrostatique d’une courte dérive de fil est beaucoup plus difficile à faire dans des conditions de laboratoire.

Les chercheurs ont donc gardé les choses simples, en utilisant une modélisation simple pour déterminer comment un seul fil chargé électrostatiquement filé à partir des fesses d’une araignée pourrait interagir avec le champ faiblement chargé d’une atmosphère.

En réalité, les araignées en montgolfière peuvent faire tourner deux, trois ou même des dizaines de brins fins pour les faire monter, monter et s’éloigner. La manière dont chaque fil, recouvert d’un matériau chargé négativement, pourrait interagir avec d’autres fils est une question ouverte.

Pour explorer cette question, les physiciens Charbel Habchi de l’Université Notre Dame de Louaize au Liban et Mohammad K. Jawed de l’Université de Californie à Los Angeles ont combiné des mesures d’études antérieures avec un algorithme couramment utilisé dans les graphiques informatisés pour tracer les poils.

Attachant entre deux et huit poils virtuels à une sphère de 2 millimètres de large qui représentait une minuscule espèce d’araignée, ils pouvaient modifier une gamme de variables telles que la distribution de la charge, les champs électriques atmosphériques et la résistance de l’air, et la regarder voler.

Au début, les fils restaient tous plus ou moins verticaux. Mais au fur et à mesure que les simulations se déroulaient, les charges négatives le long des fils se sont écartées, élargissant la collection de brins en une forme de cône inversé.

Cela a à son tour ralenti leur ascension, les faisant tomber et les brins se rassembler à nouveau, faisant de la tension entre la répulsion électrostatique et la traînée atmosphérique un facteur important dans la détermination du nombre de fils d’un ballon araignée.

« Nous pensons que, au moins pour les petites araignées, le champ électrique, sans aucune aide des courants d’air ascendants, peut provoquer un gonflement », a déclaré Habchi à Rachel Berkowitz de Physics.

En ce qui concerne les araignées plus grosses, il est possible qu’un bon coup d’un courant d’air ascendant soit nécessaire, ce qui implique que les hypothèses concurrentes derrière le vol des araignées pourraient ne pas être si mutuellement exclusives après tout.

Avoir un modèle sonore est une chose. Le sauvegarder expérimentalement sera plus difficile.

D’un autre côté, si les mathématiques fonctionnent, cela pourrait être le fondement d’une nouvelle voie de technologie de vol inspirée des araignées, utilisée pour envoyer des drones à l’échelle nanométrique sur les courants d’air de la Terre ou sur des mondes lointains.

Cette recherche a été publiée dans Physical Review E.

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