How do geckos defy gravity? - Eleanor Nelsen

Переводчик: Nelly Morgulchik Редактор: Полина Гурина

It's midnight and all is still,

Наступила полночь, и всё замерло,

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

за исключением мягко скользящего геккона, охотящегося на паука.

Geckos seem to defy gravity,

Гекконы словно не подчиняются гравитации,

scaling vertical surfaces

взбираясь по вертикальным поверхностям

and walking upside down without claws,

и двигаясь вверх ногами

без когтей, клея или сверхпрочной паутины.

adhesive glues or super-powered spiderwebs.

Instead, they take advantage of a simple principle:

Вместо этого они используют простой принцип

that positive and negative charges attract.

притяжения положительного и отрицательного зарядов.

That attraction binds together compounds, like table salt,

Это притяжение скрепляет такие соединения, как пищевая соль,

which is made of positively charged sodium ions

которая состоит из положительно заряженных ионов натрия,

stuck to negatively charged chloride ions.

прикрепляющихся к отрицательно заряженным ионам хлора.

But a gecko's feet aren't charged

Но лапы геккона не имеют заряда,

and neither are the surfaces they're walking on.

как и поверхности, по которым он передвигается.

So, what makes them stick?

Так как же они держатся?

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces

Ответ прячется в хитрой комбинации межмолекулярных связей

and stuctural engineering.

и структурной инженерии.

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

Все элементы в периодической таблице обладают разным сродством к электронам.

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons,

Такие элементы, как кислород и фтор, очень-очень нуждаются в электронах,

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

a такие, как водород и литий, не притягивают их так же сильно.

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

Относительная алчность атомов к электронам называется электроотрицательностью.

Electrons are moving around all the time

Электроны всё время находятся в движении

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

и могут с лёгкостью переместиться туда, где они нужнее всего.

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

Так, когда в одной молекуле есть атомы с разной электроотрицательностью,

the molecules cloud of electrons

электронное облако молекулы

gets pulled towards the more electronegative atom.

перемещается в направлении более электроотрицательного атома.

That creates a thin spot in the electron cloud

Это создаёт узкую область в электронном облаке,

where positive charge from the atomic nuclei shines through,

через которую пробивается положительный заряд ядра атома,

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

а также отрицательно заряженное скопление электронов где-то ещё.

So the molecule itself isn't charged,

То есть молекула сама по себе не заряжена,

but it does have positively and negatively charged patches.

но имеет положительно и отрицательно заряженные области.

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

Эти очаги заряда могут притягивать соседние молекулы друг к другу.

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

Они выстроятся так, чтобы положительные участки одной

are next to the negative spots on the other.

находились рядом с отрицательными участками другой.

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

Не нужен даже очень электроотрицательный атом

to create these attractive forces.

для создания этих сил притяжения.

Electrons are always on the move,

Электроны всегда движутся

and sometimes they pile up temporarily in one spot.

и иногда временно скапливаются в одном месте.

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

Этой искры заряда достаточно для притяжения молекул друг к другу.

Such interactions between uncharged molecules

Такие взаимодействия между незаряженными молекулами

are called van der Waals forces.

называются силами Ван-дер-Ваальса.

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

Они слабее взаимодействий между заряженными частицами,

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

но если их достаточно, эффект усиливается.

That's the gecko's secret.

В этом и состоит секрет геккона.

Gecko toes are padded with flexible ridges.

Пальцы геккона покрыты эластичными рёбрами.

Those ridges are covered in tiny hair-like structures,

Эти рёбра покрыты крошечными, похожими на волоски структурами

much thinner than human hair, called setae.

тоньше человеческого волоса, которые называются щетинками.

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

Каждая из них покрыта нитями ещё тоньше, которые называются лопаточками.

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

Их крошечный размер и форма идеальны для того, чтобы геккон мог

stick and release on command.

произвольно хвататься за предметы и отпускать их.

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling,

Когда геккон раскрывает свои эластичные пальцы на потолке,

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

лопаточки находятся под идеальным углом для возникновения сил Ван-дер-Ваальса.

The spatulae flatten,

Лопаточки сплющиваются,

creating lots of surface area for their positively

выделяя своим положительно и отрицательно заряженным участкам

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

большýю область для поисков соответствующих участков на потолке.

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

Каждая лопаточка лишь немного способствует притяжению силами Ван-дер-Ваальса.

But a gecko has about two billion of them,

Но у геккона их около 2 миллиардов,

creating enough combined force to support its weight.

что даёт в сумме силу, достаточную для поддержания его веса.

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

На самом деле, весь геккон мог бы повиснуть лишь на одном из пальцев.

That super stickiness can be broken, though,

Но эта высокая липучесть может быть нивелирована

by changing the angle just a little bit.

мельчайшим изменением угла.

So, the gecko can peel its foot back off,

Таким образом, геккон может отклеить лапу,

scurrying towards a meal or away from a predator.

устремляясь к добыче или спасаясь от хищника.

This strategy, using a forest of specially shaped bristles

Эта стратегия — использовать множество щетинок специальной формы,

to maximize the van der Waals forces between ordinary molecules

чтобы увеличить до предела силы Ван-дер-Ваальса между молекулами —

has inspired man-made materials

вдохновила людей на создание материалов,

designed to imitate the gecko's amazing adhesive ability.

имитирующих удивительную липучесть гекконов.

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

Искусственные версии ещё не так сильны, как пальцы геккона,

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

но их достаточно, чтобы взрослый человек

to climb 25 feet up a glass wall.

мог взобраться вверх по 8-метровой стеклянной стене.

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

На самом деле, добыча нашего геккона тоже использует силы Ван-дер-Ваальса,

to stick to the ceiling.

чтобы прилипать к потолку.

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

Так что геккон отлепляет пальцы и снова пускается в погоню.