How do geckos defy gravity? - Eleanor Nelsen

איך שממיות מתנגדות לכוח המשיכה? - אלנור נלסן

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

It's midnight and all is still,

זה אמצע הלילה והכל שקט,

except for the soft skittering of a gecko hunting a spider.

חוץ מהרשרוש הקל של שממית שצדה עכביש.

Geckos seem to defy gravity,

נראה ששממיות מערימות על כוח הכבידה,

scaling vertical surfaces

מטפסות על משטחים אנכיים

and walking upside down without claws,

והולכות הפוך בלי צבתות,

adhesive glues or super-powered spiderwebs.

דבק או קורי עכביש בעלי כוח על.

Instead, they take advantage of a simple principle:

במקום, הן משתמשות בעיקרון פשוט:

that positive and negative charges attract.

שמטענים שלילים וחיובים נמשכים.

That attraction binds together compounds, like table salt,

המשיכה הזו קושרת יחד חומרים, כמו מלח,

which is made of positively charged sodium ions

שעשוי מיוני נתרן טעונים חיובית

stuck to negatively charged chloride ions.

שדבוקים ליוני כלור טעונים שלילית.

But a gecko's feet aren't charged

אבל רגלי שממית לא טעונות

and neither are the surfaces they're walking on.

וגם לא המשטחים שהן הולכות עליהם.

So, what makes them stick?

אז, מה גורם להן להדבק?

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces

התשובה היא שילוב חכם של כוחות בין מולקולרים

and stuctural engineering.

והנדסה מבנית.

All the elements in the periodic table have a different affinity for electrons.

לכל היסודות בטבלה המחזורית יש משיכה שונה לאלקטרונים.

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons,

יסודות כמו חמצן ופלואור באמת, באמת רוצים אלקטרונים,

while elements like hydrogen and lithium don't attract them as strongly.

בעוד יסודות כמו מימן וליתיום לא מושכים אותם כל כך חזק.

An atom's relative greed for electrons is called its electronegativity.

התאווה של אטומים לאלקטרונים נקראת אלקטרו נגטיביות.

Electrons are moving around all the time

אלקטרונים נעים סביב כל הזמן

and can easily relocate to wherever they're wanted most.

ויכולים בקלות לעבור למקום בו הם הכי רצויים.

So when there are atoms with different electronegativities in the same molecule,

אז כשיש אטומים עם אלקטרו נגטיביות שונה באותה מולקולה,

the molecules cloud of electrons

הענן המולקולרי של האלקטרונים

gets pulled towards the more electronegative atom.

נמשכים אל האטום עם האלקטרו נגטיביות הגדולה יותר.

That creates a thin spot in the electron cloud

זה יוצר נקודה דקה בענן האלקטורנים

where positive charge from the atomic nuclei shines through,

שבו מטען חיובי מגלעין האטום זורח דרך,

as well as a negatively charged lump of electrons somewhere else.

כמו גם גוש טעון שלילית של אלקרונים במקום אחר.

So the molecule itself isn't charged,

אז המולקולה עצמה לא טעונה,

but it does have positively and negatively charged patches.

אבל יש לה אזורים טעונים שלילית וחיובית.

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

האזורים הטעונים האלה יכולים למשוך מולקולות שכנות אחת לשניה.

They'll line up so that the positive spots on one

הם מתיישרים כך שהאזורים החיוביים על אחד

are next to the negative spots on the other.

נמצאים ליד האזורים השלילים באחרת.

There doesn't even have to be a strongly electronegative atom

לא חייב אפילו להיות אטום עם אלקטרו נגטיביות גדולה

to create these attractive forces.

כדי ליצור כוחות משיכה.

Electrons are always on the move,

אלקטרונים כל הזמן בתנועה,

and sometimes they pile up temporarily in one spot.

ולפעמים הם נערמים זמנית בנקודה אחת.

That flicker of charge is enough to attract molecules to each other.

ההבהוב הזה של מטען הוא מספיק כדי למשוך מולקולות אחת לשניה.

Such interactions between uncharged molecules

כאלה פעולות בין מולקולות לא טעונות

are called van der Waals forces.

נקראות כוחות ון דר וואלס.

They're not as strong as the interactions between charged particles,

הן לא חזקות כמו הפעולות בין חלקיקים טעונים,

but if you have enough of them, they can really add up.

אבל אם יש לכם מספיק מהם, הם יכולים להצטבר.

That's the gecko's secret.

זה הסוד של השממית.

Gecko toes are padded with flexible ridges.

האצבעות של שממיות מרופדות עם רכסים גמישים.

Those ridges are covered in tiny hair-like structures,

הרכסים האלה מכוסים בהרבה מבנים דמויי שיער,

much thinner than human hair, called setae.

דקים בהרבה מהשער האנושי, שנקרא סיטי.

And each of the setae is covered in even tinier bristles called spatulae.

וכל אחד מהסיטים מכוסה בזיפים אפילו דקים יותר שנקראים ספטולי.

Their tiny spatula-like shape is perfect for what the gecko needs them to do:

הצורה דמויית המרית שלהם היא מושלמת למה שהשממית צריכה שהם יעשו:

stick and release on command.

להדבק ולהשתחרר לפי פקודה.

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling,

כשהשממית מניחה את אצבעותיה הגמישות על התקרה,

the spatulae hit at the perfect angle for the van der Waals force to engage.

המריות פוגעות בזוית המושלמת כדי שכוח ון דר וואלס יפעל.

The spatulae flatten,

המריות משטתחות,

creating lots of surface area for their positively

ויוצרות הרבה שטח פנים לאזורים

and negatively charged patches to find complimentary patches on the ceiling.

הטעונים חיובית ושלילית כדי למצוא אזורים מתאימים על התקרה.

Each spatula only contributes a minuscule amount of that van der Waals stickiness.

כל מרית תורמת רק כמות זעירה של הדבקות וון דר וואלס.

But a gecko has about two billion of them,

אבל לשממית יש בערך שני מיליארד מהן,

creating enough combined force to support its weight.

שיוצרים מספיק כוח משולב כדי לתמוך במשקל שלה.

In fact, the whole gecko could dangle from a single one of its toes.

למעשה, כל השממית יכולה להתלות מאצבע אחת שלה.

That super stickiness can be broken, though,

הסופר דביקות הזו יכולה להשבר עם זאת,

by changing the angle just a little bit.

על ידי שינוי הזוית רק במעט.

So, the gecko can peel its foot back off,

אז, השממית יכולה לקלף את הרגל שלה בחזרה,

scurrying towards a meal or away from a predator.

ולמהר לכיוון ארוחה או הרחק מטורף.

This strategy, using a forest of specially shaped bristles

האסטרטגיה הזו, של שימוש ביער של זיפים מעוצבים במיוחד

to maximize the van der Waals forces between ordinary molecules

כדי להגדיל את כוחות ון דר וולס בין מולקולות רגילות

has inspired man-made materials

נתנה השראה לחומרים מעשה ידי אדם

designed to imitate the gecko's amazing adhesive ability.

שמתוכננים לחקות את יכולת ההדבקות המדהימה של השממית.

Artificial versions aren't as strong as gecko toes quite yet,

גרסאות מלאכותיות לא חזקות כמו האצבעות של השממיות עדין,

but they're good enough to allow a full-grown man

אבל הן טובות מספיק כדי לאפשר לאדם בוגר

to climb 25 feet up a glass wall.

לטפס לגובה של 8 מטר על קיר זכוכית.

In fact, our gecko's prey is also using van der Waals forces

למעשה, הטרף של השממית שלנו משתמש גם בכוחות וון דר וואלס

to stick to the ceiling.

כדי להדבק לתקרה.

So, the gecko peels up its toes and the chase is back on.

אז, השממית מקלפת את האצבעות שלה והמרדף ממשיך.