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Fotografía a intervalos por computadora del tigre

Las "polillas volando hacia las llamas" son un fenómeno natural, pero su causa ha sido malinterpretada como fototaxis, lo cual no es así. Especialmente para las polillas, hay una pregunta en Zhihu llamada "¿Por qué los insectos no corren uniformemente hacia el sol debido a su fototaxis?". Esta pregunta es buena, porque tan pronto como vi este título, ya comencé a dudar de "fototaxis". ".

De hecho, las polillas no apagan incendios porque les guste la luz brillante. Usan principalmente luz brillante para navegar. De hecho, por la noche, las polillas usan la luz de la luna para navegar sin incidentes. Volando hacia adentro una línea recta. Después de todo, una línea recta es la más corta.

Ahora que hay polillas en el mundo, parece natural. Sin embargo, más tarde, los humanos aprendieron a utilizar la fuente de luz artificial del "fuego". Una diferencia significativa entre la luz o la luz de la luna formada por la luz solar reflejada en el límite es que las fuentes de luz artificial son en su mayoría fuentes de luz puntuales, como la luz de las velas o la luz de la luna pueden considerarse luces paralelas, pero la historia de los humanos que aprenden a usar el fuego es. En comparación con la historia de las polillas, obviamente es bastante corta y, después de todo, la influencia humana en la naturaleza es limitada. La selección natural está lejos de poder enseñar a todas las polillas del mundo a distinguir entre la luz natural y la luz artificial, por lo que las polillas sí. Todavía son las polillas las que siempre extinguen los incendios, pero los humanos gradualmente lo estamos viendo con claridad". La verdad sobre "extinguir el fuego".

Debido a que las polillas están acostumbradas a la luz paralela en la naturaleza, creen que mientras puedan mantienen un cierto ángulo con la luz, su trayectoria de vuelo será recta. Esto es como, "Si un gato camina en línea recta depende del ratón; si la polilla vuela en línea recta o no, depende de la luz". "En una noche con poca luz de luna, la polilla vuela muy bien, pero el resultado es cercano a la luz de una vela mucho más brillante, y la luz de la vela es radial. Supongamos que la trayectoria de vuelo de la polilla está en el mismo plano que la punto central de la luz de la vela, y la polilla La dirección de vuelo y la dirección de la luz siempre mantienen un ángulo de 45 grados (por supuesto, también puede ser en otros ángulos, aquí para facilitar el cálculo), entonces obviamente su trayectoria será una "espiral equiangular"

Si lo anterior no te convence, hay fotos a intervalos que lo demuestran:

¡La polilla simplemente da vueltas alrededor de la fuente de luz hasta que se apaga! encuentra el fuego y luego desaparece.

Pero hoy de repente pensé que también podría calcular esta trayectoria y ver qué es la hélice. Sí, tal vez después de mirar la ecuación diferencial. , todas las velocidades y ángulos de inclinación se llaman especialmente p> Suponga que la luz de la vela está en el origen de las coordenadas y la posición de la polilla es (X, y). Primero, coloque la posición de la polilla en el primer cuadrante para facilitar el cálculo. luego establezca el ángulo entre la polilla y la luz de las velas y la dirección positiva del eje X como α

Obviamente, tan α = y/X. Suponga que la trayectoria de vuelo de la polilla es y = y (. x), entonces tenemos:

Por lo tanto, obtenemos la ecuación diferencial homogénea:

Usando el método inverso, suponiendo z = y/x, entonces y = zxy' = z' x + z

Entonces hay:

Una pieza en ambos lados:

Esta solución general se ve fea, ¡expresémosla en coordenadas polares! /p>

¡Perfecto! Gracias a la fórmula de Euler~

Lo que se obtiene es una espiral índice perfecta. En la naturaleza, este movimiento equiangular alrededor de un punto forma una curva espiral exponencial con una base natural. como caracola, que puede ser una de las razones por las que las bases naturales se denominan "naturales". >

Para conocer el origen de los genes naturales, utilice la cuenta oficial de WeChat "Study Dog" y el ID de la cuenta oficial de WeChat: Research Dog. publicará "¿Cómo pueden los genes naturales ser "naturales"" en el próximo número

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