靠地球電場　實現飛航的蜘蛛

狗格格

一只像長著八條腿的宇航員一樣的蜘蛛正飄浮在半空中，尋找著陸點。我們已知的是，蜘蛛會站在某個凸起物上，腹部朝天噴射出蛛絲，用蛛絲做出一個小降落傘，然后乘微風而去。這一技能有個很形象的名字，叫“熱氣球飛行”（ballooning）。

這看起來似乎是種非常有效的遠距離遷徙方式，但問題是，根據空氣動力學的規律，蜘蛛理應無法僅通過蛛絲和微風就實現這么大的距離跨越。然而事實令人驚訝，人們甚至在海平面上方近5千米的地方發現過蜘蛛。那么，這些蜘蛛是怎樣實現這種超遠距離飛航的呢？

一項研究認為，蜘蛛可能借助了地球電場的力量。電場是電荷及變化磁場周圍的空間里存在的一種特殊物質，只要有電荷，就存在電場。從本質上來說，地球的大氣層就是一個時刻存在電場的巨大電路。蜘蛛能夠飛航，可能是因為它們的身體內置了某種能夠探測電場的結構。

來自英國布里斯托大學的研究人員艾麗卡·莫利和丹尼爾·羅伯特發現，即使將蜘蛛關在一個沒有任何微風，但電場可控的盒子里，它們照樣能飛起來。物理學家彼得·戈勒姆表示，這一發現令人驚嘆。原先雖然已知電場在蜘蛛的飛航中起著關鍵作用，但只能通過生物學的推測來嘗試證明這一點。而莫利和羅伯特的研究成果，十分明確地指出了這一問題的答案。

該研究發表在《當代生物學》雜志上時表明，電場不僅能觸發蜘蛛的飛航技能，還能為其提供升力和速度，使蜘蛛即使沒有微風也能實現飛航。

那么，蜘蛛是如何乘電飛航的呢？首先，我們需要先了解一下關于地球電場的基本知識。

地球自帶負電荷，地球大氣電離層（高度60千米以上的大氣層）帶正電，它們相互作用，在大氣中產生電磁回路，這就是大氣電勢梯度——大氣中持續存在的電場。在尋常天氣的戶外，從平坦的地面垂直向上，高度每增加1米，大氣電勢強度就增加100伏。大氣電勢梯度的強度和極性還會因當地天氣條件的變化而變化。尋常天氣下，大氣電勢強度為100伏，風暴天氣里直接增加2個數量級，雷暴天氣下強度會達最大。

眾所周知，大黃蜂和蜜蜂等昆蟲，可以探測并利用電場來尋找花朵。現在，我們經由莫利和羅伯特的研究終于知道，蜘蛛也具有相同的電場探測能力。

這種對空氣中電場的感應，可能源于蜘蛛身上一種特殊的結構。我們都知道，蜘蛛身上有很多種刺和毛，但在飛航中感應電場的，是蜘蛛腳上的一種細小毛發，也就是蜘蛛的蠱毛（trichobothria）。研究人員在實驗中發現，只有這種毛會在電場的作用下顫抖，其他毛則似乎一動也不動。

蜘蛛并不僅限于感應電場，還能編織出幫助自己飛航的迷你“降落傘”——當蜘蛛向空中甩出蛛網時，蛛絲帶負電，電荷同性相斥，這使得蜘蛛射向空中的多股蛛絲會束呈扇形展開，絲線間因靜電斥力作用筆直分開，而不是在微風中扭結纏繞。同時，蛛絲周圍的空氣又帶正電，實際上就形成了一個電路，使蜘蛛能夠利用靜電斥力飛到空中，甚至飛出實驗盒。

研究人員在這一實驗中使用了一個已形成穩定電場的密封水箱，消除了諸如空氣運動等因素的干擾。然后，他們將一只皿蛛寶寶放入其中。在這一環境中他們發現，若電場處于開啟狀態，蜘蛛出現飛航的次數就會顯著增加。

此外，若在蜘蛛處于空中時，開—關—開電場，就會看到蜘蛛一會兒向上、一會兒向下地移動。換句話說，它們不僅能探測到電場，還能利用電場和靜電斥力的原理調整飛航。

想象一下蜘蛛在空中能達到的高度，再想象一下雷雨天氣里，大氣噼里啪啦將電勢強度飆升到幾千伏，要想看到一大群蜘蛛在空中飛翔，恐怕不是什么太難的事。當然，看到了也請不要驚慌，畢竟那不是什么嚇人的魔法，而是蜘蛛向著天空進化的科學。

本文內容來自公眾號“蝌蚪五線譜”，ID：kedo2011