蚊子如何能在雨中穿梭自如？

来源：@科普君XueShu雪树

有个经典笑话。有人加入了一物理学博士群，一群博士热烈讨论一个问题：一滴水从很高的地方落下来，会不会砸死人？群里各种专业名词满天飞。最后这人看不下去了，问了一句：你们见过下雨会砸死人嘛？

笑话的本意是讽刺简单问题复杂化。然而，利用专业知识把简单问题复杂化，其实是极重要的能力。只有通过这个过程，才能触类旁通，最后甚至让复杂问题简单化。

雨滴固然不能砸死人，那为何蚊子也能在雨中穿梭自如？

这很奇怪。
蚊子重约2毫克，而一滴雨的重量最高可达其五十倍，下落速度每秒数米。若按人类体型换算，无异于行人被重型卡车迎面撞击。

科学家发表了一篇论文， 专门研究这个问题。
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科学家估算，暴雨中飞行的蚊子，大约每隔25秒就会被雨滴结结实实地砸中一次。

若把蚊子固定在树枝上承受撞击，雨滴被迫瞬间停止，动能转化为冲击力，可达蚊子体重的一万倍，足以将其碾碎。但雨中的蚊子，并未被固定，这是生存的前提。

你全力打出一拳。如果打在沙袋上，拳头瞬间停止，你疼得嗷嗷叫。但如果打在羽毛上，羽毛只会贴在拳头上。 

雨滴撞上蚊子，几乎不减速地推着蚊子继续下坠。

雨滴只是稍微变形，不会破裂。 

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既然蚊子跟着雨滴一起下落，在接触的千分之一秒内，它的速度必须与雨滴同步。这就意味着蚊子经历了一次极高的加速度，高达地球重力加速度的三百倍。

这对人而言是灾难。飞船返回舱再入大气层时，宇航员也才承受五六倍的重力加速度。

对蚊子则不然。
力的大小，等于质量乘以加速度。
虽然加速度极高，但蚊子的质量微乎其微。当这极小的质量乘以三百倍的加速度，最终落实到蚊子身上的实际冲击力，只有蚊子的几丁质外壳所能承受力量的十分之一。

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危机并未解除。如果雨滴正中蚊子背部，蚊子被庞大的水珠包裹在底部，一直这么掉下去，砸在地上，依然会死。它必须在下坠的几厘米内，完成越狱。

关键在于蚊子的姿态和体表结构。

在坠落时，蚊子向外张开的六条长腿和宽大的翅膀，就像在水滴下方撑开了几把微型降落伞。高速迎面吹来的气流冲击着这些肢体，产生了一股向上空气阻力。

此时，力学上的奇妙失衡出现了。

大自然从来没有绝对的对称。蚊子左右腿伸展的角度、翅膀的位置，哪怕有一点点微小的差异，或者气流有极其微弱的扰动，左右受力都会不均。

蚊子体表密布着纳米级的疏水绒毛，水根本无法渗透。在水滴和蚊子表皮之间，隔着一层微薄的空气垫。这让蚊子和雨滴之间几乎没有流体黏连。

向上的力量一旦偏向一侧，就会迫使蚊子的身体在水滴底部发生一点点倾斜。

身体一倾斜，那一侧的肢体会兜住更多的迎面气流，就会倾斜得更多。这是一个正反馈放大效应。

在侧向推力的作用下，凭借疏水空气垫的润滑，蚊子就像一颗滑溜的芝麻，顺着水滴向侧面滑移。

顺势剥离。
再度振翅高飞。

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当然，蚊子的这一招也有其物理边界。

如果蚊子飞行时距地面过近，还是会被碾碎。

本身要有一定高度，才能有缓冲和逃生的余地。

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有时候，人会被不可控制的巨大力量，或者说命运，不经意击中，裹挟着急速下坠。

臣服它。顺从它。不硬扛。不黏连。

全然舒展开来。 

气流的阻力迎面而来，从身边滑过。

起初，只是某个方向上，阻力转化成微小的推力。
后来，这推力越发磅礴。

顺势剥离。
再度振翅高飞。

【参考资料】
Dickerson, Andrew K., et al. "Mosquitoes survive raindrop collisions by virtue of their low mass." Proceedings of the National Academy of Sciences 109.25 (2012): 9822-9827.