Ползающая по потолку муха ни у кого из нас не вызывает удивления. Да и чему тут удивляться, ведь объяснение этого явления давно найдено. Все дело в особых железах, расположенных на ее лапках, которые выделяют клейкое вещество. Оно и позволяет мухе держаться на вертикальной плоскости. К тому же, масса мухи ничтожно мала, что значительно упрощает задачу.
Совсем иное дело, если на потолке оказывается геккон. Эта маленькая мадагаскарская ящерица способна передвигаться по любой поверхности. Мы можем видеть ее на оконной раме, на гладкой стене, на крутом склоне. Несмотря на то, что все эти поверхности вертикальные, геккон уверенно по ним передвигается, со скоростью до одного метра в секунду. Настоящие чудеса акробатики он демонстрирует, передвигаясь по стеклянному потолку. При этом он может удерживать свое тело на вертикальной поверхности всего лишь одной лапой. Чудеса, да и только!
Как же он это делает?
Можно предположить, что также как у мухи, на его лапках имеются железы, выделяющие клейкое вещество. Но, как оказалось, это ошибочное мнение. Желез на его лапках нет. Вместо них они покрыты тонкими щетинками, которые способны прилипать к любой поверхности в любых условиях. Неважно, в воде или на воздухе окажется геккон, его лапки не лишаются такой способности. Парадокс состоит в том, что прилипают они лишь тогда, когда это нужно геккону. Чтобы понять это, ученым понадобилось более ста лет.
Изначально выдвигалось несколько теорий. Согласно первой, эффект прилипания обеспечивался за счет присосок, расположенных на концах лапок геккона. Ящерица прилипала к вертикальной поверхности за счет того, что в разных частях присосок давление было неодинаковым. В результате создавалось что-то вроде вакуума. Но, как оказалось, к помещенной в вакуум поверхности лапки геккона также крепко прилипали, что делало эту гипотезу ошибочной.
Эффект прилипания пытались привязать к электростатике. Ведь могут же притягиваться электрически заряженные объекты. Но и это объяснение не было принято, так как лапки геккона прилипали к поверхности при полном отсутствии электрического заряда.
Гипотезы, в основе которых лежал эффект взаимодействия шероховатых поверхностей, отпали сами по себе. Ведь геккон спокойно перемещался по вертикальной поверхности из полированного стекла.
В конечном итоге было решено остановиться на молекулярной теории. Щетинки на лапках ящерицы имеют молекулярную структуру, и способны прилипать к поверхности за счет сил Ван-дер-Ваальса. Иначе говоря, в основе прилипания геккона к вертикальным поверхностям лежит межмолекулярное взаимодействие, сила которого равна 20 кДж/моль. Действует она на чрезвычайно малых расстояниях. Чтобы удержать геккона, его лапки должны были бы иметь огромную площадь. Но как оказалось, природа поступила иначе. Она снабдила лапки геккона микроскопическими волосками, длина которых не превышает ста микрометров. Толщина каждого отдельного волоска не более десятой доли миллиметра. На одном квадратном миллиметре поверхности лапок размещено около четырнадцати тысяч таких волосков. Получается, что на одном квадратном сантиметре их около полутора миллионов.
Чтобы максимально увеличить площадь контакта, конец каждого волоска имеет до тысячи ответвлений. В свою очередь, каждое отдельное ответвление заканчивается расширением, в виде лопатки. Понятно, что они крошечные, но если собрать их вместе, то получится солидная площадь. Как выяснили ученые, каждая лапка геккона снабжена несколькими миллиардами окончаний, которые контактируют с поверхностью.
Если бы диаметр щетинок геккона был таким же, как человеческий волос, то площадь его лапок увеличился бы до размера футбольного поля. В данном же случае прилипание обеспечивается за счет плотности щетинок, их чрезвычайно малого диаметра и универсального строения. К химии тут нет никакого отношения.
Теперь, что касается силы притяжения одной щетинки. Она вполне способна удержать муравья. Если же задействовать все щетинки геккона, то они способны удержать двух взрослых человек. Геккон же может регулировать силу притяжения своего тела к поверхности. При порывах ветра он добавляет количество щетинок, а при тихой погоде уменьшает. Чтобы отлипнуть, геккон меняет угол взаимодействия щетинок с поверхностью, тем самым, уменьшая силу притяжения. При угле 30 градусов сила притяжения равна нулю.
