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爆炸吧知識(shí)

在細(xì)雨中漫步是很浪漫的一件事，但作為蚊子，雨中飛行相當(dāng)于天上掉汽車！你有沒有想過，它們是怎么活下來的？

直到2015年，菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給美國佐治亞理工學(xué)院胡立德教授，他發(fā)現(xiàn)了蚊子不會(huì)被雨滴砸死的秘密——特殊的身體結(jié)構(gòu)和四兩撥千斤的飛行技巧。

雨滴砸在蚊子身上，就像汽車砸在人身上，為什么蚊子不會(huì)被砸死？

圖片來源：作者供圖

漫漫細(xì)雨對(duì)我們來說時(shí)常是浪漫而愜意的象征，然而這對(duì)體積微小的昆蟲，譬如蚊子來說，雨中漫步簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)災(zāi)難大片。

一滴雨珠的重量可以達(dá)到蚊子體重的50倍之多，在蚊子眼中，我們口中的“毛毛雨”，不下于一輛輛甲殼蟲汽車從天而降！可惜的是，在如此漫天高速飛落的“甲殼蟲汽車”雨中，蚊子依然能夠嗡嗡作響而毫發(fā)無損。是什么賦予了它們?nèi)绱松裢?#xff1f;

為了破解這一謎題，美國佐治亞理工學(xué)院的胡立德教授與美國疾病控制中心合作，對(duì)雨中飛舞的蚊子進(jìn)行了高速攝像，以便仔細(xì)觀察蚊子被雨滴擊中瞬間的行為。

這可不是一件容易的事情：首先，要從幾米高的距離外讓雨滴開始加速并準(zhǔn)確“擊中”蚊子簡(jiǎn)直是不可能的任務(wù)，“守株待兔”等蚊子被“人工降雨”自然擊中的概率也微乎其微。

研究員們于是采用了“水槍打蚊群”的策略，將數(shù)以百計(jì)的蚊子裝入一個(gè)細(xì)高的透明容器中，從容器頂端用高速噴頭向蚊群發(fā)射與自然界中雨滴速度相仿(大約每秒9米 )的“模擬雨滴”，以增加蚊子被“雨滴”擊中的概率。

同時(shí)，由于蚊子與雨滴在瞬息之間便擦身而過，如何讓實(shí)驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)而準(zhǔn)確地捕捉這一時(shí)刻成了另一個(gè)亟需解決的問題。

研究員們想出的辦法是，在蚊子飛行高度的上方設(shè)置一道“激光封鎖線”，雨滴穿過激光線時(shí)，便觸發(fā)高速相機(jī)開始以每秒4000幀的速度拍攝，詳細(xì)記錄蚊子與雨滴相互作用中的每一個(gè)動(dòng)作。

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(jì)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(dòng)的距離。

他們發(fā)現(xiàn)，蚊子不像我們可能推測(cè)的那樣能夠躲避雨滴，但被雨滴擊中的蚊子也不會(huì)受到?jīng)_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(shí)并不抵擋雨滴，而是與雨滴融為一體，順應(yīng)雨滴的趨勢(shì)落下。當(dāng)雨滴擊中蚊子翅膀或腿部時(shí)，蚊子會(huì)向擊中的那一側(cè)傾斜，并通過高達(dá)50度的高難度“側(cè)身翻滾動(dòng)作”讓雨滴從身側(cè)滑落。

而當(dāng)雨滴直接擊中蚊子身體時(shí)，蚊子先順應(yīng)雨水強(qiáng)大的推力與之一同下落，隨之迅速側(cè)向微調(diào)與雨滴分離并恢復(fù)飛行。

圖A展示了實(shí)驗(yàn)用的模擬雨滴與蚊子的相對(duì)大小；圖B為實(shí)驗(yàn)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(cè)身翻滾動(dòng)作”讓雨滴從身側(cè)滑落。圖片來源：作者供圖

研究小組發(fā)現(xiàn)，若是雨滴擊中蚊子時(shí)，蚊子棲息于無法移動(dòng)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(dāng)蚊子在空中被擊中并采用“不抵抗”策略時(shí)，蚊子受到的沖擊力就減小為自重的50-300倍，只相當(dāng)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(qū)別，就如同“一拳打在鋼板上”和“一拳打在棉花上”。

雖說蚊子看似柔弱如風(fēng)中浮萍被雨滴砸得搖晃不定，但正是由于蚊子的重量微不可記，在與雨水碰撞的過程中，雨滴幾乎沒有減速，動(dòng)能并未轉(zhuǎn)化為能量擊打在蚊子身上，而是讓蚊子瞬間加速，從而化解了高速下降的雨滴帶來的巨大沖擊。這就像是“以柔克剛”, 達(dá)到“四兩撥千斤”的效果。想不到小小的蚊子還個(gè)個(gè)是太極高手呢！

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(xì)毛。覆滿防水細(xì)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(tài)，從而能夠迅速擺脫雨滴重新飛起，在雨滴將它們?cè)衣涞孛嬖斐芍旅鼈η疤映錾臁?br />
胡立德教授的這一發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上，并引起了廣泛關(guān)注。

事實(shí)上，這項(xiàng)研究不只是跟蚊子有關(guān)。在對(duì)于自然界的應(yīng)對(duì)之道上，動(dòng)物往往有著比我們更豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在千萬年的進(jìn)化過程中發(fā)展出了適合它們生存環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能。

研究和模擬這些動(dòng)物應(yīng)對(duì)大自然的特殊本領(lǐng)，可以為我們的科學(xué)家和工程師提供新的設(shè)計(jì)思想，解決機(jī)械技術(shù)上的很多難題——比如，如何更好地設(shè)計(jì)微型飛行器，讓它們能夠像蚊子一樣，在雨中輕盈地翱翔。

參考文獻(xiàn)：Andrew K. Dickerson, Peter G. Shankles, Nihar M. Madhavan, and David L. Hu. (2012). Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi:10.1073/pnas.1205446109

來源：FM995樂清電臺(tái)，如有侵權(quán)聯(lián)系刪除。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的雨中的蚊子为啥不会被雨滴砸死？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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