尚力
炎炎夏日,除了高温,最令人讨厌的就是蚊子了。无论你是用喷雾杀虫剂、驱蚊蜡烛,还是电子灭虫器,都无济于事。即使是遭遇雨滴的冲撞,蚊子也没能被扼杀掉。看上去弱不禁风、势单力薄的蚊子,如何能够在高速坠落的雨滴中幸免遇难呢?
小小雨滴,在大千世界里显得是那么渺小,虽然与蚊子的大小差不多,但质量却是蚊子的 50 倍。即便是在遭遇高速坠落的雨滴冲击时,蚊子依然能够顽强地存活下来。乔治亚理工学院的研究人员针对小小蚊子的超人本领进行了一项实验测试,并利用高速摄像机见证了这一神奇的时刻。实验结果显示,是蚊子强壮的外骨骼和轻量级的身体帮助它们免遭雨滴冲击的厄运。
机械工程学助理教授大卫和他的博士学生安德鲁·迪克森,模拟仿生态环境,为蚊子提供了一个“飞行竞赛场”。他们设置了带有网眼的有机玻璃笼子,网眼使得喷水器喷出的水滴能够进入笼子,但蚊子飞不出去。通过模拟自然界中的雨流速度,研究人员发现,这些蚊子具有惊人的稳健性,而且几乎不屑于和雨滴做斗争。蚊子的轻量级身体帮助它们从碰撞中幸存下来。而雨滴几乎没有损失动能,并且在撞击的时候传递了较低的力量。此外,这些蚊子强壮的外骨骼可以帮助它们抵消撞击的部分力量。然而,靠近地面飞行的蚊子可能面临生命的威胁,因为它们往往以雨滴降落的速度冲向地面,这使它们难免受伤或者被淹死在水滩里。
小飞虫的世界不同于人类的世界,两者相差悬殊。我们可以把雨滴与小飞虫之间的碰撞比喻为一辆以雨滴速度行驶的汽车(速度比例忽略)与一个仅有通常人体密度 1‰的人发生碰撞。在这个比喻中,这个低密度的人就相当于一只大小、形状同人一样的气球。还没有被汽车撞上,这个“气球人”早已经被汽车前方的压力波吹到一旁了,只要没有再撞上别的硬物,就不会破裂。从理论上讲,雨滴同一只蚊子的质量比与一辆轿车同一个人的质量比大致相同,但如果换作人类被同样质量比的轿车冲击碰撞,恐怕人类早就被撞飞了。
目前,研究人员仍然不清楚蚊子是否能通过侧向飞行或者逆向飞行来避免与雨滴的碰撞。如果这些方面被研究透彻,将可能有助于微型空降车辆、军事监测和搜寻救援任务领域的研发设计,对人类社会的发展进步会起到一定的推动作用。