谈谈蚊子的“嗡嗡”声 The Sound of Love
“嗡嗡嗡”，“嗡嗡嗡”，蚊子又来了，在夏季最讨厌这个小东西。尤其在夜晚睡觉的时候，老是在耳边飞来飞去，但就是抓不到它。那么，蚊子为什么会发出“嗡嗡”声呢？是飞行导致的气动噪声，还是刻意从嘴巴发出来的？发声频率又会是多少赫兹？可不可以利用蚊子这个发声特性，吸引和驱赶蚊子呢？1 发出“嗡嗡”声的原因蚊子为什么要发出“嗡嗡”声呢？曾经有一个非洲民间传说，有一只蚊子曾经向一只鬣蜥炫耀，接下来引发了一连串的事件，让它感到无比内疚，并迫使它成为了一种害虫，永远在人们耳边嗡嗡作响。
图1 《为什么蚊子老在人们耳边嗡嗡叫》 插图
当然这是一个传说，不是真正的原因。经过科学研究，有了新的说法，那我们先看看下面TED视频来了解一下吧。
视频1（蚊子发出嗡嗡声的真正原因）https://v.qq.com/x/page/z0705etrj0j.html
视频最终给出的答案竟然是【爱】 。蚊子发出“嗡嗡”的声音相互吸引，当雄性和雌性飞到附近时，它们还会改变嗡嗡声的音调来匹配彼此。如果匹配得足够好，它们就会交配。
当你下次听到蚊子嗡嗡叫的时候，可以停下来，想想它可能在热恋中， 而且它可能还在唱自己的歌，寻找着它的完美伴侣。
注：原视频可以参考TED，有译文可以参考。
https://www.ted.com/talks/diy_neuroscience_that_annoying_buzzing_may_be_a_love_song/transcript#t-272611
另外，从结构上分析其发出声响的具体原因，下图中显示了蚊子翅膀的一部分，这是蚊子发出“嗡嗡”声或“呜呜”声的原因。当蚊子拍打翅膀时，蓝色部分的梳子状部分就会与黄色部分摩擦，从而发出“嗡嗡”的声响。
图2 蚊子翅膀的一部分
2 蚊子为何总在耳边“嗡嗡”答案很简单：他们没办法，需要悬停飞行伺机吸血。煽动翅膀的同时发出“嗡嗡”声响，而无法达到静音。当它们绕着你的头转，等待时机寻找可以降落和咬人的地方。当靠近你的耳朵，它们的“嗡嗡”声就会变大。
蚊子柔弱的翅膀振动产生的声音本身比较小，所以只有在比较安静的环境，比较近的地方才能听到，只有20cm以内，再远就很难听到了，因此才会感觉总在耳边。
3 发出的频率蚊子发出的“嗡嗡”声是由翅膀振动产生的，其频率是由翅膀煽动快慢而决定。通常蚊子的翅膀每秒可以拍动500次，这种拍动产生了蚊子特有的“嗡嗡”声，其谐波频率正好接近1000Hz，也正好是人类比较敏感的频率，因此最为讨厌，关键还要喝我们的血。
图3 等响曲线
由于雌性蚊子体型较大，它们煽动翅膀的速度较慢，因此频率也相对小些。如下表1列举了一些文献中提到的频率，普遍认为590Hz左右。
表1 蚊子翅膀振动频率来自文献（吸引雄性蚊子发出的声音）
利用频谱分析软件对音频软件分析，发现1阶段频率为470Hz，也就是这个蚊子的翅翼振动频率，如下图4中所示。
图4 蚊子的声音频谱分析
4 “嗡嗡“声的大小经研究，一只成年雌性距离1cm的声压大概在40dB左右，考虑夜间卧室背景噪声大约25dB等，实际蚊子声压应大于背景噪声6dB以上，因此我们差不多在25cm内可以听到。如下是一张距离声压级变化的参考表。
表2 声压距离衰减表因此，在白天你是很难听到蚊子的声音的。一是蚊子声音低，二是背景噪声大，三是距离不够近。
但当距离你1米的地方有100只蚊子大概是40dB，这样基本就会让你头皮发麻。
注：利用相同声音和公式 dB100=dB1+10*log(100) ，再结合距离公式进行计算。
5 应用利用声波驱赶蚊子的原理设计的一些驱蚊设备和软件，网上查询下来还不少，下面简单介绍一下它们的基本工作原理。
图5 驱蚊标识
应用1：声波驱蚊器（模拟雄性蚊子或者蜻蜓的声音）
根据生物学家长期研究，只有雌蚊才会吸血。雌蚊在产卵期间通过吸血来获取营养物质，同时不能再与公蚊交配，否则会影响生产，甚至有生命之忧，因此会竭力回避雄蚊。工程技术人员根据蚊子此种特性，设计了一种利用声波技术驱蚊的产品，这种驱蚊器产生雄性蚊子的频率（大约5000Hz-9000Hz）来驱赶雌性蚊子。这一物理原理保证不会对任何人类、动物或环境造成伤害。也有说根据模拟天敌蜻蜓振翅的声音来驱赶蚊子。但产品是否有效，用了才知道，如下方图1网上售卖的某款驱蚊器。
图6网上某款声波驱蚊器
应用2：超声波驱蚊器（模拟蝙蝠发出的超声波）
根据超声波来驱蚊，利用蚊子害怕蝙蝠的原理，发出超声波（20kHz以上）。某网上售卖的某型号产品还宣称可以损害蚊子视觉、神经系统，但对人无伤害。其原理根据如下图7和图8。
图7 超声波 （来自网络产品介绍）
我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。
人们把频率低于20Hz的声波称为“次声波”，高于20000Hz的声波称为“超声波”。图中是某型号超声波驱蚊设备对蚊子的影响，从而达到杀蚊驱蚊的作用。
图8 超声波对蚊子的影响 （来自网络产品介绍）
应用3：手机驱蚊APP（模拟蚊子不喜欢的声音）
手机驱蚊APP软件，利用手机发出声波来驱赶蚊子。有兴趣的朋友，不妨可以去做个试验，效果大家可以一起讨论一下。个人认为应该用处不大，尤其是说超声波的，那根本无法实现，因为通常手机喇叭是无法发出超声波的。图9是某款APP的界面，可以实现不同频率的转换。
图9 某驱蚊手机App 界面
6 身体构造蚊子跟一般的昆虫一样，身体分为头、胸、腹三个部分。身体和脚皆细长。大小随种类不同，不过大部分小于15mm。体重约为2-2.5mg。只有一对翅膀（双翅目的特征），另一对退化为平衡杆。
图10 蚊子身体结构
飞行速度约为每小时1.5-2.5公里，单次飞行可持续4分半钟，一般蚊子飞行时每秒翅膀振动594次左右。这样的振动，使我们在蚊子飞行时会听到“嗡嗡”的声音，如图。
图11 蚊子飞行时的流体状态（图片来自：约翰·霍普金斯大学的研究）
蚊子口器为刺吸式，特化成细长的喙，大部分种类雌蚊的口器都适合刺吸血液。蚊体表覆盖形状及颜色不同的鳞片，使蚊体呈不同的颜色。这是鉴别蚊类的重要依据之一。翅脉上也有鳞片，翅后缘有缘鳞。多为夜行性动物。
7 总结蚊子“嗡嗡”声是飞行时由翅翼煽动产生振动引起的，也是为了引起异性蚊子注意。市面上的所谓声波驱蚊产品，短期可能有效，但长期效果值得考量，本人没有用过，也不是这方面的专业人士，无法做出结论，相关官方文献均显示对驱蚊无效。来得实在点就是装上纱窗，防止蚊子侵入室内，做好第一道防线。
参考资料：
TED 视频, 蚊子发出嗡嗡声的真正原因
傅桂明,莫建初. 声波驱蚊器及其驱蚊效果.中国媒介生物学及控制杂志.2005
Peter Belton, Attraction of male mosquitos to sound,Journal of the American Mosquito Control Association,1994
弗娜·阿尔德玛, 为什么蚊子老在人们耳边嗡嗡叫,南海出版公司,2012
来源：噪声振动News微信公众号（ID：Noise_Vibration），作者：麦克斯。
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