2024-01-25 14:09:04 | 来源: 互联网整理
雨滴对于人类来说非常小，但对于更小的蚊子来说，在雨中飞行就是一场灾难——
一滴雨的重量可达蚊子重量的50倍。 在他们眼里，“毛毛雨”就像无数辆汽车从天而降！ 可惜的是，在如此大雨中高速飞驰而下的汽车中，蚊子依然可以嗡嗡作响而不受伤害。 是什么赋予了他们如此神奇的力量？
为了解开这个谜团，美国佐治亚理工学院教授胡立德与美国疾病控制中心合作，拍摄了蚊子在雨中飞舞的高速视频，仔细观察蚊子此刻的行为他们被雨滴击中。
这并不是一件容易的事：首先，雨滴要从数米高的距离加速并准确地“击中”蚊子，根本就是一项不可能完成的任务。 “坐以待毙”蚊子被“人工降雨”自然击中的概率也微乎其微。 随后，研究人员采取了“水炮对抗蚊群”的策略，将数百只蚊子放入一个薄薄的透明容器中，用高速喷嘴从容器顶部以与蚊子相似的速度喷射蚊群。自然界中的雨滴（大约每小时）。 每秒9米）“模拟雨滴”，增加蚊子被“雨滴”击中的概率。
同时，由于蚊子和雨滴擦身而过的瞬间，如何让实验设备自动、准确地捕捉到这一瞬间，成为另一个需要解决的问题。 研究人员想出的方法是在蚊子的飞行高度上方设置一条“激光封锁线”。 当雨滴穿过激光线时，就会触发高速摄像机以每秒4000帧的速度进行拍摄，详细记录蚊子和雨滴之间的相互作用。 每一个动作。
非常轻是关键
通过捕捉到的高速视频，胡立德教授及其研究团队分析总结了雨滴击中蚊子不同部位时的各种情况，并计算出蚊子遇到雨滴时所受的力，以及随后雨滴的方向。 距离拉低了。 他们发现，蚊子并不像我们想象的那样能够逃脱雨滴，但被雨滴击中的蚊子也没有受到影响。 蚊子的秘密在于它们非常轻。
研究团队拍摄的高速视频显示，当蚊子被雨滴击中时，它们并不会抵抗雨滴，而是与雨滴融为一体，按照雨滴的走向落下。 当雨滴击中蚊子的翅膀或腿部时，蚊子会向被击中的一侧倾斜，并通过高达50度的困难“侧滚动作”使雨滴滑离其身体。 当雨滴直接击中蚊子的身体时，蚊子首先顺应雨的强大推力，随之落下，然后迅速侧向调整，与雨滴分离，重新飞行。
采取“不抵抗”策略
研究小组发现，如果雨滴击中蚊子，而蚊子栖息在无法移动的地面上，雨滴的速度会瞬间减至0，并对蚊子施加相当于蚊子体重10000倍的力，即足以致命。 当蚊子在空中被击中，采取“无抵抗”策略时，蚊子所受到的冲击力减少到自身重量的50-300倍，只相当于把一根羽毛压在蚊子的身上——这这就是蚊子所做的。 可忍受的。 两者的区别就像是“在钢材上打孔”和“在棉花上打孔”。
虽然蚊子看上去像浮萍一样被雨滴在风中摇晃，但正是因为蚊子的重量微不足道，所以雨滴在与雨水的碰撞过程中几乎没有减速，动能并没有转化为能量打蚊子。 而是让蚊子瞬间加速，从而化解了高速落下的雨滴带来的巨大冲击力。 这就好比“以柔克刚”，达到“四两千斤”的效果。 没想到，这些小蚊子都是太极高手！
独特的疏水细毛
除了避免撞击造成的损害外，蚊子在雨中生存的另一个秘密是它们的疏水性细毛。 蚊子身上覆盖着防水细毛，可以让蚊子在雨滴下落时与雨滴保持距离，从而能够迅速逃离雨滴并飞回来，在雨滴将它们击倒在地并造成致命伤害之前逃脱。
胡立德教授的发现发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，引起广泛关注。 事实上，这项研究不仅仅涉及蚊子。
动物往往比我们拥有更丰富的与自然世界打交道的经验，并且在数百万年的进化过程中形成了适合其生存环境的结构和功能。 研究和模拟这些动物与自然打交道的特殊能力，可以为我们的科学家和工程师提供新的设计思路，解决机械技术中的许多难题——例如，如何更好地设计微型飞行器，使其能够像蚊子一样行动，在雨中轻轻翱翔。
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