19.12.2018
Человек муравей

Человеку-муравью на самом деле не хватило бы воздуха

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Миниатюрные супергерои из комиксов Marvel – Человек-муравей и Оса – столкнулись бы с большой проблемой, если бы существовали на самом деле. Ведь по законам физики они бы задохнулись, уменьшившись до размера насекомого, выяснили физики.

Сразу два эффекта обусловливали бы нехватку кислорода у супергероев. Однако этому можно помочь – соответствующей техникой, интегрированной в костюм, пишет American Institute of Physics.

Железный человек, Халк и Человек-паук – супергероям из комиксов и фильмов под силу сверхчеловеческие вещи. Некоторым помогает невероятная мутация, другие полагаются на высокотехнологичные разработки. Последнее касается и Человека-муравья и его напарницы Осы – героев из Вселенной Marvel. Благодаря частице доктора Пима, интегрированной в костюм, они могут уменьшаться до субмолекулярной величины, не теряя типично человеческой силы.

Но может ли человек выжить при таком уменьшении чисто теоретически? Один из аспектов этого вопроса изучили Энн Стейплс (Anne Staple) и Максвелл Микель-Стайтс (Maxwell Mikel-Stites) из Политехнического университета штата Вирджиния. Их интересовало: будут ли легкие и органы миниатюрных супергероев получать достаточно кислорода? Это не проблема для насекомых примерно такого же размера, но их дыхательная система отличается от человеческой несколькими существенными моментами, пояснили исследователи.

Так, человек вдыхает воздух лишь через одно отверстие – рот. «Зато насекомые, как правило, имеют от шести до одиннадцати пар дыхательных отверстий – обычно по паре на сегмент», – сказали Стейплс и Микель-Стайтс. Другое отличие: в организме человека кислород не распределяется сразу, для этого нужна помощь эритроцитов. А у насекомых кислород проникает в органы непосредственно через трахею.

Так что бы случилось, если бы Человек-муравей и Оса уменьшились? Ученые выяснили: миниатюрные супергерои столкнулись сразу с двумя существенными проблемами. Первая – доступность молекул кислорода в воздухе: «Лицо нормального роста, осуществляя глубокий вдох, впитывает определенное количество молекул кислорода, – объяснил Микель-Стайтс. - Но если это лицо уменьшить до размера муравья, оно сможет вдохнуть значительно меньше". В случае с Человеком-муравьем – 140 часть обычной человеческой порции.

Причина: для мини-супергероя эффективная плотность газов для дыхания уменьшается. Учитывая размер тела и объем вдоха, молекулы кислорода в среде реже рассеяны, объяснили ученые: «Супергерои бы чувствовали себя, как на вершине Эвереста на высоте 8 000 метров».

То есть с каждым вдохом Человек-муравей получал бы меньше кислорода, чем с горного воздуха – с соответствующими последствиями. «В таких условиях организм пытается работать в привычном темпе при меньшем количестве кислорода, и невольно человек начинает компенсировать нехватку кислорода ускоренным дыханием», – говорит Микель-Стайтс. Однако это приводит к высотной болезни или опасного легочного отека.

У насекомых нет этой проблемы, поскольку они имеют пару дыхательных отверстий, то есть могут вдохнуть за раз в 20 раз больше воздуха, чем человек такого же размера. Это помогает насытить организм необходимым количеством кислорода. Однако Человек-муравей и Оса имеют только традиционные человеческие дыхательные пути – и, соответственно, малый дыхательный объем.

Но, кроме того, Человека-муравья и Осы есть еще другая проблема: закон Клайбера утверждает, что обмен веществ животного возрастает с уменьшением их размера. То есть что меньше животное, то больше энергии потребует-и то выше будет его потребность в кислороде. Когда Человек-муравей уменьшается до размера насекомого, обмен веществ должен ускориться (согласно закону Клайбера) в 100 раз, подсчитали ученые.

Однако существует решение, способное уберечь супергероев от негативных последствий уменьшения, то есть удушения. Это – их костюм. «Человек-муравей и Оса могли бы дышать с помощью сочетание воздушной помпы, компрессора и молекулярного фильтра», – пояснили Стейплс и Микель-Стайтс. Соответствующий прибор, в миниатюрном масштабе работал бы еще эффективнее, уже существует в микрогидравлической технике.

Интегрированная сзади костюма помпа могла бы всасывать воздух, затем он концентрировался бы компрессоре до необходимой густоты. Фильтр бы обеспечивал, чтобы сжатый воздух был обогащен кислородом. Через воздушный шланг этот обогащенный кислородом воздух поступал бы к лицу супергероя. «Костюм уже имеет маску, поэтому поставки воздуха там организовать было бы совсем не сложно», – сказали ученые. Так, Человек-муравей и Оса по крайней мере теоретически могли бы защититься от нехватки воздуха.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки