以拍攝的影像(刊登於1894年《自然》雜誌)]]
貓翻正反射()是貓咪與生俱來的本能,能讓牠們在墜落或處於異常體位時,利用靈活的脊椎、發達的內耳平衡系統以及快速收縮的肌肉,在空中調整身體,使四肢迅速朝下著地。此能力通常在出生後3至4週開始發展。貓之所以能夠做到這一點,是因為它們擁有異常靈活的脊柱,並且沒有功能性的鎖骨。尾巴似乎有所幫助,但即使沒有尾巴的貓也具備這種能力,因為貓主要是通過移動四肢並按特定順序扭轉脊柱來轉身的。
雖然貓是這種反射最著名的例子,但它們並不是唯一已知具有空中翻正能力的動物。在其他小型脊椎動物,如兔子 、老鼠 、蜥蜴以及某些有尾無脊椎節肢動物(例如竹節蟲)中也觀察到了類似的現象
技術原理
與無重力狀態下的下落情形]]
當貓透過視覺或其位於內耳中的前庭器官判斷上下方向後,便會扭轉身體以使自己面向下方。牠們能在符合的物理定律下完成此動作,其主要步驟如下:
*將身體在中段彎曲,使身體前半部與後半部分別繞不同的軸旋轉。
*收起前腿以減少身體前半部的轉動慣量,同時伸展後腿以增加後半部的轉動慣量,使前半部可旋轉約90°,而後半部僅以相反方向旋轉約10°。
*接著伸展前腿並收起後腿,使後半部能進一步旋轉,而前半部則以較小幅度朝相反方向旋轉。
依據貓的柔軟度以及初始是否具有角動量等因素,貓可能需要重複執行第二與第三步驟數次,才能完成完整的180°翻轉。
終端速度
除了翻正反射外,貓還具備其他能降低墜落傷害的身體特徵,例如體型較小、骨骼結構較輕以及厚實的毛皮,這些因素都能降低其終端速度。在下落過程中,貓會張開身體以增加空氣阻力。
一般體型的貓在四肢伸展時,其終端速度約為 ,約為一般成人終端速度(約 )的一半。
一項2003年針對貓的研究指出,貓在達到最大速度後會「將四肢水平伸展,使撞擊力能更平均地分散於全身」。
受傷情況
由於具備翻正反射,貓在落地時往往能避免受傷,但並非總是如此;在極端高度墜落的情況下,貓仍可能骨折甚至死亡。
1987年發表於《期刊》的研究分析了132隻因自建築物墜落而被送至的貓。研究發現,在墜落高度達七層樓之前,貓所受傷害會隨高度增加而加重,但在超過七層樓後,受傷程度反而有所下降。其中有一隻貓從40層樓高處墜落仍未受傷,推測是先撞到遮棚後反彈落入花盆所致。
該研究作者推測,貓在約五層樓高度時已達終端速度,此時牠們會放鬆並張開身體以增加阻力。然而,亦有評論者指出,此研究結論可能受到存活者偏差影響;若貓在墜落時當場死亡,通常不會被送往獸醫院,因此未被納入研究樣本。
另見
*落貓問題
參考來源
書籍
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外部連結
- [https://arstechnica.com/science/2019/12/the-surprisingly-complicated-physics-of-why-cats-always-land-on-their-feet/ The surprisingly complicated physics of why cats always land on their feet]
*[https://web.archive.org/web/20160420062227/http://video.nationalgeographic.com/video/cats_domestic_ninelives National Geographic video on the cat righting reflex]
*[https://www.youtube.com/watch?v=RtWbpyjJqrU Slow Motion Flipping Cat Physics]
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