夏が来ました。 バーベキュー、ビーチの遠足、野球の試合に加えて、これは特に歓迎されない訪問者、つまり蚊の到着を意味します。
しかし、すぐに気になる蚊の群れを想像しつつ、私たちはそれを手渡す必要があります-彼らは驚くべき丈夫な生き物であり、あらゆる種類のスプレー、忌避剤、ろうそく、および私たちがそれらに投げる何かに抵抗します。 そして、彼らの最も驚くべき能力の1つは、自然の攻撃の1つである雨の落下の最中に飛行中に留まることができることです。
蚊にとって、雨滴で命中することは、人間が3トンの物体に当たることと同等です。これは、おおよそピックアップトラックのサイズです。 個々の雨滴は蚊の質量の約50倍であり、時速22マイルの速さで落下します。 しかし、小さな昆虫は、これらのトラックサイズのハザードが周囲で急落している嵐の間に無数の衝突に耐えることができます。
どうやってやっているの？ 米国科学アカデミー論文集で今週公開された研究によると、これらの大規模な衝突にもかかわらず飛行中に留まることができるのは、受動抵抗の禅のようなアプローチとともに、蚊の小さなサイズです。
結局のところ、蚊は非常に強い外骨格と微小な質量を組み合わせて、雨滴が当たったときの力を最小限に抑えます。 雨滴よりもはるかに軽いという事実は、水滴が蚊と衝突しても運動量がほとんど失われないことを意味し、これは昆虫に押し出される力が非常に小さくなることを意味します。
さらに、蚊は水滴に強く立ち向かったり、水滴を避けようとするのではなく、単に流れに乗っています。 「雨滴が降ると、雨滴に抵抗するのではなく、それらは基本的に密航者のように一緒になります」とジョージア工科大学のエンジニアで研究の著者であるデビッド・フーはNPRに語った。 「その結果、非常に小さな力しか得られません。」雨滴の衝撃は蚊をコースから部分的に叩き落とすことができますが、直接の打撃として吸収された場合とほとんど同じくらい害虫を害しません。
蚊が雨滴に引っ掛かった瞬間、彼らは翼と長い脚をミニチュアの帆として使用して、落下する水滴から地面に落ちる前に自分自身を持ち上げます（下のビデオを参照）。 研究者が発見した主な危険は、蚊がすでに地面に近づいているときに雨滴に見舞われることです。なぜなら、蚊が時間内に追い出せない場合、落下するのと同じ速度で蚊が地面にぶつかるからです。 。
胡の博士課程学生アンドリュー・ディッカーソンが率いる研究グループは、蚊の戦略をどのように理解しましたか？ 「雨滴で蚊を打つことは難しい実験です」と胡は言った。 「私たちが最初にしたことは、建物の3階の床から蚊の容器に小さな水滴を落とすことでした。これはうまくいかなかったと想像できます。 それは、あなたが想像できるダーツの最悪のゲームをプレイするようなものです。」
最終的に、研究者は実験を内部に持ち込み、水滴の侵入も許す蚊を収容するアクリルメッシュケージを構築しました。
その後、小さな水滴で昆虫に命中し、落下する雨滴の速度をシミュレートし、6つのハマダラカが水流に入る様子を撮影しました。 彼らは、毎秒4000フレームをキャプチャする高速カメラを使用しました（典型的なビデオカメラは毎秒24フレームをキャプチャします）。 6匹の昆虫すべてが生き残り、その映像は、理論方程式と一緒に、科学者たちが昆虫の雨に対処する驚くべき能力をよりよく理解することを可能にしました。
実験はまた、実用的な工学に目を向けて行われました。 マイクロエアビークル（MAV）（監視やその他の目的に使用できる可能性のある小型のロボット航空機）の設計と構築は、世界中の研究室で進んでいます。 カリフォルニアのAeroVironment社は、AAバッテリーよりも軽いハチドリにヒントを得たマイクロ航空機を開発しました。他の企業や研究機関は現在、さらに小型の自律型航空機の製造を検討しています。 研究者たちは、雨の中を飛ぶために自然の生命がどのように進化したかをよりよく理解することで、私たちが自分の小さな工芸品を設計して、要素にも浮かんでいることを助けるかもしれません。
