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蝉鸣背后的数学奥秘

来源:《南国少年》周刊 发布时间:
南国早报全媒体记者:蒋晓梅

冰棒、西瓜、蝉鸣……这些元素汇集在一起,便构成一支美妙动听的夏日交响乐。然而,当几十万只蝉齐声高歌,恐怕这曲子听起来就不那么美妙了。

近期,随着气温逐渐升高,各种昆虫进入活跃期。数以万亿计的蝉侵入美国的森林和郊区,当地或出现一波200多年一遇的“蝉灾”。

美国遭遇噪声侵袭

不久前,美国南卡罗来纳州纽伯里县的梅里·特纳,在家中听到了一种低沉而持续的噪声。起初,她以为是附近建筑施工的机器轰鸣声。

随着声音的持续增大,整个县城都回荡着这刺耳的声音,住户们不得不把电视音量调大来“对抗”它。

一些居民报警称,当地出现了一种奇怪的声音——像汽笛、像呜咽、像怒吼。经过一番调查,当地警方揭晓了谜底:这是蝉出壳后发出的鸣声。

它们不是普通的蝉

这些蝉可不是普通的蝉,它们被称为“周期蝉”。顾名思义,它们的生命周期不是一年,而是每隔13年或17年才出现一次。所以,它们也被称为“13年蝉”和“17年蝉”。

相比每年都出现的蝉,周期蝉的体型较小,大多数是黑色的,有红色的眼睛和橙色的翅膀。当气温上升到20℃左右时,就像接受到神秘的指令一般,在极短的时间内一起钻出地面。

理论上,每年都会有相应的“13年蝉”或“17年蝉”。实际上,科学家观察发现,“13年蝉”和“17年蝉”并非年年出现,某些年份一两窝,某些年份没有。今年较为特殊。

早在1月,美国科学家就预测编号为XIII的“17年蝉”和编号为XIX的“13年蝉”会同时出现,大约会达到“万亿”级,数量庞大到被称为“蝉灾”。

为什么是13年和17年

美国科学家的预测怎么来的?这涉及小学数学中的一个概念:最小公倍数。13和17是除了1和它本身之外,不能被其他自然数整除的数,而13和17的最小公倍数是221,所以“13年蝉”和“17年蝉”同时出土都是221年一遇。而今年,恰好就是“双巢年”。

上一次,美国出现大规模的“蝉灾”是1803年。当时,托马斯·杰斐逊担任美国总统,而中国是清朝嘉庆八年。

这些蝉不会咬人或蜇人,脱壳后的寿命不长,扰人的是成年雄性蝉为了吸引异性的独特叫声,声音持续6周左右。不过,由于蝉吸食树汁,会导致树木生长放慢,对当地生态造成一定影响。

本文由南国早报原创出品,未经许可,任何渠道、平台请勿转载。违者必究。

编辑 吴思思

校对 麦雪莉

责编 杨波

审核 胡志伟