书城科普读物探索未知丛书-物理城堡一
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第38章 昆虫和飞机谁飞得快

地球上生活着难以数尽的昆虫,它们成虫之后的飞行动作,有着耐人寻味的地方。一般昆虫的飞行都是靠摆动翅膀。其中以蜉蝣摆动翅膀的方式最为简单,它的每片翅膀都是从上向下挥动,并和迎面而来的气流成不大的角度。双翅目昆虫(如蚊子、苍蝇等)和膜翅目昆虫(如蜜蜂等)摆动翅膀方式最为复杂,假如它们在飞行中是停止不动的话,那么翅膀动作将成“8”字形,与螺旋桨工作效果相同。当人们把这种昆虫向前飞行时翅膀所画出的图形进行研究时,发现这竟是正弦曲线。

昆虫飞行时为什么会发生嗡嗡声呢?原来,声音是我们用耳朵觉察到的空气振动,振动快,音调高;反之,则低。如生活在马粪中的甲虫,拼命振动翅膀,每秒只有87次,因而发出了低沉的声音;而蚊子每秒则可振动594次左右,因而听起来音调极高。蝶形昆虫振动的次数最少,因而它们似乎是无声无息的飞着。昆虫在振动翅膀时只要消耗很少的能量。蜜蜂飞行3公里只需消耗00035克糖,而在蜜蜂的素囊中一般能储藏002克蜜液,大约相当于0004克纯糖,因此,即使飞上3公里,它同样是有利可图的。飞行器在飞行中会产生机翼颤振现象,它是一种极为有害的颤动,常使一些高速飞行器折翼而坠。然而蜻蜓飞行时却没有颤振。原来,蜻蜓的每片翅膀前缘的上方长有一块深色的角质加厚部分——翼眼,这种组织有调整翅膀振动、消除颤振的作用。在此启发下,人们在飞机机翼前缘装了一种加重装置,这样就可以消除飞行中有害的振动了。

如果把昆虫与鸟、飞机的飞行速度比较一下,昆虫的速度当然很慢。如丸花蜂的时速是18公里,乌鸦的时速是50公里,而螺旋桨飞机最高时速可达900公里。不过,如果计算一下丸花蜂、乌鸦和飞机飞完相当于自己身长的距离时,那么人们便会惊奇地发现,相对速度最低的却恰是飞机,而最高的却是昆虫。丸花蜂每分钟内飞行的距离是自身长度的10 000倍,乌鸦是1 700倍,而飞机只是1 500倍。