Живые загадки: электрические явления в природе

Электричество присуще всему живому, в том числе и наиболее сложной его форме – жизнедеятельности человека.

Удивительное взаимодействие электричества и живых организмов изучают ученые всего мира, но многое пока еще остается для нас тайной.

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н. э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги.

Пионером исследования роли электрического поля в живом организме явился профессор анатомии из Болонского университета Луиджи Гальвани. Начиная с 1775 года он стал интересоваться взаимосвязью между «электричеством и жизнью». В конце 1780 года Гальвани занимался в своей лаборатории изучением нервной системы отпрепарированных лягушек.

Совершенно случайно в той же комнате работал его приятель-физик, проводивший опыты с электричеством. Одну из препарированных лягушек Гальвани положил на стол, на котором стояла электрическая машина (генератор статического электричества), и каждый раз, когда машина давала разряд, мышцы лягушки сокращались.

В это время в комнату вошла жена Гальвани. Ее взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мертвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету (скальпелю), дергались. Жена Гальвани с ужасом указала на это мужу.

Столкнувшись с необъяснимым явлением, Гальвани счел за лучшее детально исследовать его опытным путем.

Гальвани решил, что все дело в электрических искрах. Чтобы получить более сильный эффект, он во время грозы вывесил на балкон несколько отпрепарированных лягушачьих лапок на медных проволочках. Однако молнии – гигантские электрические разряды никак не повлияли на поведение отпрепарированных лягушек. Что не удалось молнии, сделал ветер. При порывах ветра лягушачьи лапки раскачивались и иногда касались железных прутьев балкона. Как только это случалось, лапки дергались. Гальвани, однако, отнес явление все‑таки на счет грозовых электрических разрядов.

Ученый заключил, что электричество некоим образом «входит» в нерв, и это приводит к сокращению мышцы. Он показал, что для эффекта необходимы металлы. Пять лет он посвятил изучению роли различных металлов в их способности вызывать мышечные сокращения. При наличии тел, не являющихся проводниками электричества, никакого эффекта нет. Гальвани пришел к выводу, что если нерв и мышца лежат на одинаковых металлических пластинах, то замыкание пластин проволокой не дает никакого эффекта. Но если пластины изготовлены из разных металлов, их замыкание сопровождается мышечным сокращением. Наконец, он показал даже, что разные металлы дают разную степень эффекта. Но правильного вывода Гальвани не сумел сделать. Будучи врачом, а не физиком, он видел причину в так называемом «животном электричестве». Свою теорию Гальвани подтверждал ссылкой на известные случаи разрядов, которые способны производить некоторые живые существа, например «электрические рыбы».

Человек и электричество

Вас никогда не интересовало, почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх? Оказывается, волосы электризуются одноименным зарядом. Как известно, одноименные заряды отталкиваются, поэтому волосы, подобно листочкам бумажного султана, расходятся во все стороны. Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт. Отсюда вопрос: оказывает ли электрический заряд, размещенный в таком случае в теле человека, влияние на нервную систему?

Человеческое тело – проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.

Какова (приблизительно) электроемкость человека? Если положение человека таково, что его тело находится в соседстве с заземленным проводником (удалено, например, от стен комнаты), то электроемкость его равна приблизительно 30 сантиметрам. Это значит, что электроемкость человеческого тела при указанных условиях равна емкости шарообразного проводника радиусом 30 сантиметров.

Другой вопрос – почему случайное прохождение тока через две близко расположенные точки тела, например два пальца одной и той же руки, ощущаете не только этими пальцами, но и всей нервной системой? Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей – нервные волокна, поэтому электрический ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему.

При проверке качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к металлическим пластинам. Если язык ощущает горьковатый привкус, то батарейка хорошая. Почему же электричество батарейки горьковато на вкус? Слюна человека содержит в незначительном количестве различные органические соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу, на полюсах батарейки выделяются их составные части, и язык ощущает горьковатый привкус.

Животные и электричество

Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит? При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.
Вспомним опыты Гальвани. Соединив две проволоки из различных металлов, он концом одной из них касался лапки свежепрепарированной лягушки, а концом другой – поясничных нервов; при этом мускулы лапки судорожно сокращались. Как объяснить это явления? Два металла и жидкость лапки составляют гальванический элемент. Ток, возникающий при замыкании цепи, раздражает нервные окончания лягушки.

Еще один любопытный вопрос: почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи? Тело сидящей на проводе птицы представляет собой ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.

Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти? Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда, сидя на проводе линии электропередачи, они касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.

Еще один интересный факт – почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, из‑за наличия которого перья птицы расходятся, как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.

В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определенная разность потенциалов, так называемые биоэлектропотенциалы, которые связаны с процессами обмена в организме. Какова же величина биопотенциалов?

Эти биоэлектропотенциалы очень малы. Напряжение их колеблется от нескольких микровольт до десятков милливольт. Для регистрации таких потенциалов, изменяющихся во времени, требуются очень чувствительные приборы, позволяющие без искажения регистрировать биотоки живой ткани. Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи.

Провод, Напряжение , Электричество , Кабельная арматура

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь: