无视人类的空气动力学?蜜蜂的翅膀那么小,怎么可能飞得起来?

魅力科学君 2025-03-11 17:34:16

蜜蜂是自然界中的一种很常见的飞行昆虫,在日常生活中,我们经常会看到它们的身影,如果你仔细观察蜜蜂,就会发现,它们小小的翅膀与胖乎乎的身体显得很不协调,这就不免会令人疑惑,蜜蜂的翅膀那么小,怎么可能飞得起来呢?

其实早在上个世纪初,人们就开始对蜜蜂的“小翅膀”感到困惑,在那个时候,人们根据蜜蜂翅膀的尺寸、振幅等参数建立起空气动力学模型,结果发现,蜜蜂的翅膀实在是太小,从理论上来讲,它们应该飞不起来才对。

但实际情况大家都是知道,蜜蜂不但可以飞,而且飞行能力还很不错,甚至可以说是自然界中的“飞行大师”。看上去,蜜蜂似乎无视了人类的空气动力学,为什么会这样呢?难道蜜蜂真的可以违背空气动力学吗?答案当然是否定的。

简单来讲,之所以出现这样的情况,其实是因为人类那时的空气动力学还不够完善,对蜜蜂的飞行方式也无法做到深入了解。实际上,尽管这个问题确实困扰了人们一段时间,但随着科学的发展,现代空气动力学已经解开了这个谜团,下面我们就来具体了解一下。

由于技术水平的限制,在过去的很长一段时间里,人们对蜜蜂的飞行动作及其空气动力学原理都无法做到清晰的了解,直到更为先进的流体动力学分析方法和高速摄影技术出现后,这一困难才得到有效的解决。

研究发现,蜜蜂的飞行动作远比我们想象的要复杂,在其飞行的过程中,它们的翅膀会以极高的速度振动(频率高达每秒200多次),在此过程中,它们的每个翅膀都能够独立地进行微妙的移动,并且还可以发生扭曲和旋转,进而让翅膀前缘的空气形成稳定、持续存在的旋涡,而这正是蜜蜂飞行的主要动力来源。

具体来讲,当蜜蜂的翅膀高速振动时,翅膀的前缘区域会迅速造成低压区,从而使得周围的空气急速涌入该区域,形成空气涡旋并将蜜蜂包围在其中。

随着翅膀继续振动,这些涡旋并不会马上消散,而是能持续地为蜜蜂提供升力,即使翅膀的振动方向有所改变,涡旋依旧能够在一定时间内保持作用,在这种情况下,蜜蜂只需要通过轻微调整翅膀的倾斜角度,就可以做到对飞行状态的精准控制。

此外,蜜蜂的翅膀在水平飞行时还会通过特殊的动作,沿着翼展方向产生“展向气流”,这种气流可以有效地控制翅膀前缘的空气涡旋,不让它们快速消散,从而延长涡旋的滞留时间,为蜜蜂提供持续的升力,帮助它们在平飞过程中维持飞行。

更为巧妙的是,蜜蜂的翅膀在振动方向转换时,还能够进行180度的轴向旋转,这种旋转增加了空气与翅膀之间的相对速度,并且还能够回收空气涡旋尾迹中的一部分能量,进一步为蜜蜂提供额外的动力。

也就是说,尽管蜜蜂的翅膀看上去很小,但它们通过高速振动和灵活的动作,就可以产生持续不断的空气涡旋并对其进行精准控制,进而让蜜蜂能够在空中实现各种飞行动作。

而这一切,当然离不了蜜蜂自身的“配置”,首先,蜜蜂的翅膀上并不是平滑的薄膜,而是由复杂的翅脉和支撑结构组成。翅脉以纵向和横向的方式分布,交叉形成网状,起到了提供机械支撑的作用。此外,翅脉上有些地方的分支结构非常细小,它们将翅膜牢牢固定在翅脉上,使得翅膀既轻巧又坚固,能够承受飞行时的巨大压力。

另一方面,蜜蜂有一前一后两组翅膀,其前翅边缘存在着一种特殊的锯齿状结构,这种结构不仅可以增加翅膀与空气的接触面积,还能增强前翅与后翅的连接,前后翅之间通过这种锯齿结构互相配合,可以帮助蜜蜂在飞行过程中获得更大的动力。

而蜜蜂的翅膀表面还分布着成千上万的细小毛状结构。根据不同的位置,这些毛发在形状、长度和密度上都有所不同。研究表明,这些毛状结构符合空气动力学的原理,它们能有效地控制蜜蜂飞行时周围空气的流动,从而大幅改善蜜蜂翅膀的升力和稳定性。

除此之外,蜜蜂的飞行肌肉也非常精巧,这些肌肉主要位于胸腔内,可以分为“直接肌肉”和“间接肌肉”两大类别。

其中“直接肌肉”直接附着在蜜蜂的翅膀上,负责控制翅膀的单独运动,这些肌肉可以精确地操控翅膀的方向,使其能够快速前后、左右地摆动,而它们之间的相互“配合”,就可以精准控制翅膀的旋转与扭曲。

而“间接肌肉”则是附着在“直接肌肉”之上,并没有与翅膀直接连接,它们又可以为“垂直肌肉”和“水平肌肉”两个类别,前者从蜜蜂胸腔的顶部延伸到底部,收缩时能让翅膀向上运动,后者则从胸腔的前部向后部延伸,收缩时能让翅膀则向下运动。

由于蜜蜂的这两种“间接肌肉”都能够进行高频率的收缩和放松,因此通过它们之间的完美“配合”,蜜蜂就能够实现翅膀的高速振动。

综上所述可知,蜜蜂并没有违背空气动力学,与之相反,它们可以说是自然界精妙的空气动力学与生物进化的完美结合,而人类之前的困惑,只不过是因为当时没有了解到其中的原理,当然了,即使是现在,我们也谈不上完全洞悉了蜜蜂飞行的奥秘,作为自然界中的“飞行大师”,蜜蜂仍然有很多地方值得我们去探索和学习。

16 阅读:3195
评论列表
  • 2025-03-13 14:51

    蜜蜂看着胖,其实很轻的!那种大甲虫,拿手上明显有压手感,那翅膀也是小的可怜,竟然能飞起来!

    整裝待髪 回复:
    是啊,我也奇怪呢
    用户10xxx22 回复:
    直升机的旋翼(桨叶)和飞机的机翼一样,靠和空气的相对运动产生升力,再通过叶柄传到轴,轴拉着整个直升机。
  • 2025-03-15 15:01

    这么精密高速复杂的振动,它的动力来源消耗几乎等于零,真是太神奇了

  • 2025-03-15 09:55

    密蜂不仅能前飞,上飞,下飞,还能倒飞,悬停!做各种技能[笑着哭]

    僵尸世界大战 回复: 用户10xxx72
    蜜蜂也能,你说不能那是你没见过。
    用户10xxx72 回复:
    你说的那是蜻蜓吧
  • 2025-03-14 18:58

    蜜蜂一天到晚风里雨里飞不停吃点花密就行,不需要保养飞到死,直升机吃的比拉的多,飞几个小时要保养几十个小时,所以说生物的进化按亿年计,人类机械进化才几百年,两者的性能、精密程度、耐久性还是没有可比性!

  • 以此为原理,开发单人飞行器

  • 2025-03-19 16:43

    蜜蜂属于昆虫纲膜翅目,

  • 2025-03-15 11:41

    蜂蜜能飞起来,除了精巧的翅膀及飞行技巧,还有一个重要的原因:身体构造,蜜峰含水低密度低,身体类有很多中空组织,体重比小,有划翔伞类似功效。

    僵尸世界大战 回复:
    它就那么小啊,像人头蜂,大马蜂,蜂王飞行技术还要比蜜蜂好。它们也不清楚
  • 2025-04-14 17:00

    苍蝇虽然恶心,但是这玩意飞起来,真是灵活

  • 2025-03-14 12:06

    架不住它翅膀扇动的快

  • swan 1
    2025-03-14 01:15

    我读书时老师告诉我们,屎壳郎按照空气动力学是飞不起来的

    东西南北风 回复:
    非州的可以飞一千多公里
    整裝待髪 回复:
    所以它不仅飞起来了,还吊着一个大粪球飞[笑着哭]这显然不科学

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