科學家詳細解釋蜂鳥發出嗡嗡聲的原因
據外媒BGR報導,在這個星球上所有的鳥類中,蜂鳥是最獨特的一種,也是最迷人的一種。即使你住在一個有蜂鳥的地區,實際上看到一隻蜂鳥仍然是一個極其罕見的景象。然而,當一隻蜂鳥俯衝而來時,你一定會認識它,這要歸功於它快速拍動翅膀時發出的嗡嗡聲。蜂鳥翅膀移動速度超快,但其聲音產生背後的實際力學原理是什麼?這正是科學家們想要弄清楚的,在發表在《eLife》上的一項新研究中,一個研究小組首次詳細解釋了這一點。
解讀蜂鳥發出的嗡嗡聲的一大挑戰是它的翅膀移動速度非常快。研究人員需要一些設備來實際研究鳥類的任何程度的準確性,但斯坦福大學的研究人員能夠設計一個由麥克風、相機和壓力傳感器組成的系統,這些傳感器足夠敏感,能夠檢測到翅膀扇動產生的氣壓變化。這使得他們能夠生成一個“3D聲學模型”,最終揭示了蜂鳥嗡嗡聲的秘密。
嗡嗡聲是由“翅膀的上側和下側之間的壓力差產生的,這種壓力差在幅度和方向上都會隨著翅膀的來回扇動而發生變化。”研究人員在一份新聞稿中解釋說。較大的鳥類在飛行時可能會產生”嗖嗖”的聲音,這是由有力但緩慢的扇動所產生的,使它們保持在高空,蜂鳥之所以會發出嗡嗡聲,是因為它們的翅膀移動得太快,翅膀的上沖程和下衝程都有壓力,使鳥類可以懸停,但也使每次扇動的聲音模糊成嗡嗡聲。
“這就是鳥類和昆蟲發出不同聲音的原因,”該研究的合著者David Lentink在一份聲明中說。“蚊子會發出嗡嗡聲,蜜蜂會發出嗡嗡聲,蜂鳥會發出嗡嗡聲,大型鳥類會發出嗖搜聲。大多數鳥類都相對安靜,因為它們在下衝時的翅膀跳動過程中只產生一次大部分的升力。蜂鳥和昆蟲比較吵,因為它們每一次翅膀跳動都會產生兩次。”
研究人員表示,雖然這項研究結果本身很有趣,但也可能應用於未來的技術,比如新型無人機在空中巡航時更安靜。當然,由於一些蜂鳥在一秒鐘內拍打翅膀的次數可以達到80次,所以我們不太可能在短期內看到能夠模仿這些奇特鳥類的無人機。