Но это ещё не все законы, силы и давления, которые имеют место в улье, заселённом пчёлами. На основании химического закона М. В. Ломоносова и А. Лавуазье о сохранении массы, в результате химической реакции окисления мёда в организме пчёл продукты жизнедеятельности, метаболическая вода и углекислый газ, имеют больший объём, чем начальные продукты, кислород воздуха и мёд. То есть, в улье имеет место не только избыточное давление от теплового нагрева, но и избыточное давление от продуктов жизнедеятельности пчелиной семьи. Вот почему зимой от действия избыточного давления внутри дупла леток у диких пчёл не замерзает, а меняется только площадь его сечения.

И только теперь, после уяснения роли влияния углекислого газа на пчелу и распределения химических веществ внутри улья можно рассматривать действие закона тепловой ловушки пчелиного роя. Рассмотрим его в следующем разделе.

Окончание пчеловодческого сезона, на дворе осенняя пора, желтеет листва, ночные температуры стремятся к нулю, иногда случаются заморозки. Пчелиные семьи в ульях обработаны от клеща варроа, ужаты и обеспечены кормом, поставлены, как внутренние, так и наружные утепления. Каждый пчеловод для себя отметил готовность к зимовке, но где-то в подсознании затаился страх: “ А перезимуют?”. Страх рождённый неопределённостью, нет точных рекомендаций, советов и знаний, как зимуют пчелиные семьи. Учёные, на основании гипотез и эмпирического опыта, накопленного столетиями, предлагают рецепты, но в них нет уверенности, не всегда себя оправдывают. В результате пчеловод сам на сам оказывается перед выбором, по какому идти пути. Конечно, в данном случае большое значение имеет личный практический опыт, добытый за многолетний период путём проб и ошибок, или советы дяди Васи. Вот только вопрос:” А хватит ли опыта на двоих с дядей Васей, ведь раз на раз не всегда приходится?”.

За многие лета учёные и пчеловоды хорошо усвоили, что пчелиный клуб начинает формироваться осенью при среднесуточной температуре ниже 14оС. В это время клуб рыхлый и не имеет устойчивого формирования. С колебаниями суточной температуры относительно 14оС меняется и наличие клуба. При устойчивом похолодании, клуб окончательно сформирован и готов к зимовке. Все пчеловоды в течение зимы на себе замечали маниакальный синдром к погодным условиям, постоянный контроль температуры, осадков, направление ветра, завывание вьюги и каждый переживает: ” Как там они?”. Самые несдержанные или малоопытные пчеловоды непосредственно контролируют зимовку, прослушивают, постукивают, а то и залазят посмотреть. Ближе к весне ажиотаж у пчеловодов возрастает, начинаются подкормки, постановка дополнительных рамок и одно в голове: “ Только бы дожили”, но много и таких, которые уже считают убытки, минус один, минус два, минус три, минус полпасеки.

Приближается весна, солнышко поднимается всё выше и выше, прогревается воздух, столбики термометров поднимаются всё ближе и ближе к заветной отметке в 12оС. У каждого пчеловода, за окном в квартире или на точку в тени, имеется наружный термометр. Всякий раз, когда чистое небо и пригревает солнышко, возбуждённый пчеловод бежит к градуснику и контролирует. И наконец: “Вот, вот они заветные 12оС и солнышко!”. Пчёлы пошли на облёт и все пчеловоды: “Слава Господу! Перезимовали!”.

В пасмурную погоду, когда солнце закрыто тучами, и на термометре 12оС, пчёлы никогда не пойдут на облёт. То есть, солнце, нагревая улей, дополнительно повышает температуру внутри улья на два – три градуса. Следовательно, значение температуры 14оС для пчёл имеет магическое содержание, это граница формирования и распада клуба.

А почему так? Почему 14оС?

Ранее мы рассмотрели внешнюю температуру, влияющую на формирование и распад пчелиного клуба. С другой стороны, многочисленные исследования зимнего клуба учеными, утверждают интервал температур в клубе от 20 до 28оС, а со средины зимовки в пчелиных семьях с расплодом и до 36оС. Некоторые оппоненты могут вступить в дискуссию, приводя в пример результаты температуры также многих исследований с вариацией нижней границы пространства возле клуба от 6 до 20оС. Хочу заметить, все, абсолютно все исследования и замеры температур в зимнем клубе производились в гнёздах ульевых пчёл, подчёркиваю, ульевых пчёл. Как отмечалось мною ранее, улей представляет собой систему с нарушенной действительностью, в которой невозможно познать истину, а значит невозможно установить температурные закономерности, соответствующие природному порядку. Со всего вороха исследований и экспериментов по температуре в зимнем клубе, произведённых за последнее столетие, достойны внимания единицы, одним из которых являются эксперименты немецкого исследователя Гарольда Эша. Гарольд Эш, используя электрофизиологический метод с помощью усовершенствованных термоэлементов, проводил замеры всех частей тела пчелы, которые находились в разных точках пчелиной семьи и в клубе.

Г. Эш (1961) в одном из экспериментов установил, температура тела пчелы на поверхности клуба не опускается ниже 20оС.

В природном жилище пчёл, идеальном дупле, пчёлы клуба полностью контролируют площадь нижнего сечения. Следовательно, суммарная температура пчёл в нижней части клуба всегда поддерживается на уровне 20оС. Это не случайность, в процессе эволюции частая смена климатических условий заставила вид медоносных пчёл выработать механизм выживания при низких температурах. Этот механизм мы сейчас и рассматриваем.

Значения 14оС и 20оС не являются точными, у каждого из них есть своё поле допуска, поэтому для наглядности и простоты восприятия примем соответственно 14оС и 21оС. Найдём отношение температуры нижней части клуба к температуре внешней среды при формировании клуба. В результате мы получим число 1,5, запомним эту цифру.

Чтобы наглядно понять процесс, происходящий в гнезде пчёл, перенесёмся в Китай (КНР). В этой стране любят запускать летящие фонарики. Светящийся фонарик на фоне тёмного неба весьма красивое зрелище.

Первоначально, расправив конструкцию фонарика, если его отпустить, то он просто упадёт. Но, когда снизу зажечь свечу и устройство немного подержать, фонарик начнёт подниматься вверх. В безветренную погоду, светящиеся огоньки парят на весьма почтенной высоте.

Свеча затухает и если в это время понаблюдать за полётом, то фонарик продолжает подниматься, затем останавливает подъём, висит некоторое время, а далее медленно с нарастающей скоростью идёт на снижение.

Уважаемый читатель, чтобы понять какие природные процессы происходят в пчелином гнезде, крайне необходимо обратиться к элементарной прикладной физике, поэтому наберитесь терпения.

Какие законы описывают полёт фонарика? Обратимся к школьному курсу физики и вспомним закон Архимеда:

На всякое тело, находящееся в жидкости или газе, действует выталкивающая сила Архимеда равная произведению ускорения свободного падения на плотность жидкости или газа и на объём тела.

Fa = g pв Vф,

Fа – сила Архимеда,

g – ускорение силы тяжести,

рв – плотность окружающего фонарик воздуха,

Vф – внутренний объём фонарика.

Примем во внимание, что продуктами горения свечи есть газообразные вещества с высокой степенью нагрева. Среди продуктов горения, наибольшим по количеству и самым тяжёлым по молярному весу (44) есть диоксид углерода. При чём, более нагретые порции газа станут заполнять верхний объём фонарика, выдавливая остывшие порции через нижнее отверстие.

С другой стороны, из второго закона сера Иссака Ньютона на фонарик действует сила тяжести:

Fт = g m = g pсо2 Vф,

где Fт – сила тяжести,

g – ускорение силы тяжести,

m – масса тела,

рсо2 – плотность диоксида углерода,

Vф – внутренний объём фонарика.

Разность между силой Архимеда и силой тяжести будет подъёмная сила нагретого газа СО2.

Fп = Fa – Fт = g pв Vф – g pсо2 Vф = ( pв – рсо2) g Vф.

Рассмотрим ситуацию, когда подъём фонарика остановился, и он завис. Следовательно, в этот момент подъёмная сила равна нулю, а значит, плотность воздуха сравнялась с плотностью углекислого газа.