为什么蚊子不会被雨砸死?多年的疑问终于解开了
炎熱的夏季,除了高溫讓人難以忍受外,還有一種生物讓人心煩意亂,那就是蚊子,尤其是到了晚上,嗡嗡的聲音讓人更是無奈。本想著經過了多天的降雨,蚊子應該會變少吧,但是這種情況并沒有出現,這讓小編有了疑問,為什么蚊子沒有被雨滴砸死呢?
按理說
水的密度很大
它的質量是蚊子的 50 倍
再加上下落時的加速度……
一滴雨水掉到蚊子身上
就相當于一輛中型大巴
全速撞到你身上的感覺
最慘的是
如果是一場大雨
意味著一只在戶外的蚊子
每 25 秒就要被撞一次
每 25 秒就被大巴撞飛一次
可想而知啊
一場雨就是部災難片
在蚊子眼中,
我們口中的“毛毛雨”,
不下于一輛輛
汽車從天而降!
但實際上
這些勇敢的小精靈們
到了雨天不僅不躲
還特別樂意
在雨中歡快地玩(被)耍(撞)
而且根本不 care 冷冷的冰雨
在臉上胡亂地拍
為什么?現在來講重點!
美國佐治亞理工學院的胡立德教授
與美國疾病控制中心合作
對雨中飛舞的蚊子進行了高速攝像
以便仔細觀察蚊子被雨滴擊中瞬間的行為
當雨滴砸中它們時
很少會正中紅心
一般都砸到了它們的六條腿上
這時候它們最多會在空中被撞翻
但以它們高超的飛行技術
蚊子會向擊中的那一側傾斜
并通過高達 50 度的高難度“側身翻滾動作”
讓雨滴從身側滑落
百分之一秒內就能恢復平衡
但天有不測風云
蚊有旦夕禍福
也有某些倒霉蛋
會好死不死被雨滴直接命中身體中央
但好在
蚊子實在是太輕太輕了
雨滴對它根本無法形成沖撞力
而是直接把它包裹住
帶著往下墜了
這個時候的蚊子
就像我們坐過山車時一樣
它的內心是崩潰的
雖然沒被撞死
但如果跟著雨滴落到地面上
跟綁著石頭跳樓也沒兩樣了
好在它們身上長著防水的細毛
只要來幾個簡單的動作伸胳膊伸腿
它們就能很優雅地從雨滴里脫身而出
當雨滴落到地面時
它們早就飛到別的地方蹦跶了
因為太輕
而能在車禍現場般的大雨里
歡樂玩耍
——
蚊子們早在九千萬年前
就學會了以柔克剛
這其實是一個嚴肅的科學研究
科學家胡立德
還因為這個拿到了
2016 年的菠蘿科學獎
下面我們一起了解一下這個研究
通過拍攝下的高速視頻,胡立德教授與他的研究小組分析并歸納了雨滴擊中蚊子不同部位的各種情況,計算出了蚊子在遭遇雨滴的瞬間所受的作用力,以及其后隨雨滴向下移動的距離。
他們發現,蚊子不像我們可能推測的那樣能夠躲避雨滴,但被雨滴擊中的蚊子也不會受到沖擊帶來的傷害。蚊子的秘訣,就在于它們體重極輕。
研究小組拍攝的高速視頻顯示,蚊子被雨滴擊中時并不抵擋雨滴,而是與雨滴融為一體,順應雨滴的趨勢落下。當雨滴擊中蚊子翅膀或腿部時,蚊子會向擊中的那一側傾斜,并通過高達 50 度的高難度“側身翻滾動作”讓雨滴從身側滑落。而當雨滴直接擊中蚊子身體時,蚊子先順應雨水強大的推力與之一同下落,隨之迅速側向微調與雨滴分離并恢復飛行。
圖A展示了實驗用的模擬雨滴與蚊子的相對大小;
圖B為實驗裝置示意圖;
圖C和圖D是視頻中的一系列截圖,顯示了蚊子被雨滴擊中后迅速作出高難度的“側身翻滾動作”讓雨滴從身側滑落。
研究小組發現,若是雨滴擊中蚊子時,蚊子棲息于無法移動的地面上,雨滴的速度將瞬間減小為0,并施加等同于蚊子體重 10000 倍的力在蚊子身上,足以致命。
而當蚊子在空中被擊中并采用“不抵抗”策略時,蚊子受到的沖擊力就減小為自重的 50-300 倍,只相當于在蚊子身上壓了一根羽毛——這是蚊子所能夠承受的。兩者之間的區別,就如同“一拳打在鋼板上”和“一拳打在棉花上”。
除了避免沖擊帶來的傷害,蚊子雨中求生的另一秘訣則是它們疏水性的細毛。覆滿防水細毛的身體使得蚊子在隨著雨滴下落的過程中與雨滴保持分隔狀態,從而能夠迅速擺脫雨滴重新飛起,在雨滴將它們砸落地面造成致命傷害前逃出生天。
胡立德教授的這一發現被發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上,并引起了廣泛關注。
事實上,這項研究不只是跟蚊子有關。在對于自然界的應對之道上,動物往往有著比我們更豐富的經驗,并在千萬年的進化過程中發展出了適合它們生存環境的結構和功能。研究和模擬這些動物應對大自然的特殊本領,可以為我們的科學家和工程師提供新的設計思想,解決機械技術上的很多難題——比如,如何更好地設計微型飛行器,讓它們能夠像蚊子一樣,在雨中輕盈地翱翔。
來源:科普中國、果殼網、直觀機械學、Wezeit
總結
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