Крылья бабочек — живые световые машины

На первый взгляд крылья бабочки похожи на расписанный шелк. Но стоит приблизить объектив, и перед глазами вместо ровной окраски появляется плотная сетка перекрывающихся чешуек — каждая как жесткая пластинка, плотно сцепленная со следующей. Привычный нам цвет оказывается не краской, а свойством самой структуры: он рождается на стыке света с упорядоченными гребнями и воздушными промежутками.

Эти чешуйки работают как фотонные кристаллы: периодические микроструктуры отбирают и рассеивают длины волн за счет интерференции и дифракции. Во многих участках крыла вместо пигментов возникает так называемый структурный цвет, когда оттенок определяется нанометровыми расстояниями с точностью спектрометра. Самые яркие зоны появляются там, где многослойные отражатели возвращают строго выбранные длины волн, а темные полосы, наоборот, поглощают их и превращают избыточную энергию в тепло, формируя локальный тепловой рисунок по поверхности крыла.

Тепловое регулирование тесно связано с системой сигналов. Зависимый от угла падения перелив позволяет при одном наклоне крыла ослепительно вспыхнуть для потенциального партнера и почти полностью раствориться в визуальном шуме для хищника, используя различия в остроте зрения и чувствительности к цветам. Под красочным слоем скрывается сложная архитектура: заполненные воздухом полости, хитиновые рёбра и проводящие каналы задают направление теплового потока и снижают местные тепловые напряжения — подобно пассивным радиаторам в электронных устройствах, работа которых описывается законом теплопроводности Фурье.

loading...