Чому і як літають птиці ? Чому одні можуть парити, а інші ні? Чому зграя птахів може миттєво і одночасно змінити напрямок польоту? Людство здавна замислюється над питаннями, що стосуються польотів птахів, кажанів , Комах. На багато з них біологи могли б дати відповідь вже сьогодні, якби не одна обставина - якби повітря не був прозорим. До сих пір при зйомці польоту птахів навіть високошвидкісною камерою надзвичайно важко простежити досконалість польоту з точки зору законів аеродинаміки.

Що тільки не придумували для полегшення пошуків відповіді на ці запитання! Так, американський дослідник з Південнокаліфорнійського університету Джефф Спеддінг став використовувати при зйомках польотів птахів мильні бульбашки, заповнені гелієм . Якщо такий міхур досить малий, наприклад, з шпилькову головку, що знаходиться всередині газ змушує його прагнути вгору. Цими бульбашками можна заповнити відносно великі ємності. На початку вісімдесятих років Спеддінг вивчав політ голубів . Він змушував їх пролітати крізь хмару таких бульбашок, створене в великому просторому приміщенні, а потім високошвидкісною камерою фотографував залишений ними в цій хмарі слід польоту.

Зйомка показала, що при прольоті голубів повітря закручується зовсім не так, як це повинно бути відповідно до теорії аеродинаміки. При зйомці можна було б використовувати і дим, але бульбашки з гелієм виявилися кращими; за ними було легше стежити. Завдяки цьому Джефф Спеддінг зумів досить точно описати, як рухається крило голуба.

Щоб проаналізувати політ птахів, дослідники за традицією покладаються на теоретичні закони аеродинаміки, виведені для літальних апаратів з нерухомим крилом. Але виявилося, що при перенесенні їх на дії живих істот вони вже не вірні. Птахи і більш складні, і більш досконалі, ніж будь-які з сучасних літальних апаратів. Розглядаючи птицю як модель літака , Вчені досліджують її в аеродинамічній трубі. Створюють вони і особливі роботи-крила. І все це робиться з метою визначити, що ж робить птах, коли летить, і зробити відповідні вимірювання. Навіщо це потрібно? Щоб допомогти людині поліпшити конструкції проектованих їм літальних апаратів і в першу чергу військових літаків з високою маневреністю.

Політ птахів за рахунок мускульної енергії - це чудо, якого люди не перестають дивуватися і сьогодні. Адже щоб підняти в повітря людини за допомогою м'язів, потрібні крила розміром 42,7 метра. А його грудна клітка повинна мати товщину 1,8 метра, щоб вмістити м'язи, досить потужні для виробництва помахів.

Птахи, як, втім, і літальні апарати, повинні бути легкими, але потужними. Сьогодні птахи можуть літати, оскільки в процесі еволюції їх внутрішні органи і кістки стали набагато легше, ніж у їхніх предків рептилій. Приклад ультралегкою конструкції являє собою океанічна птах фрегат: при розмаху крил понад два метри його скелет важить менше ста двадцяти грамів - вдвічі менше загальної ваги пір'я.

До речі, кажани - чудові літуни - також отримали в результаті еволюції суперлегені кістки. Тому вони і висять, відпочиваючи, вниз головою, просто не можуть встати на ноги. Їх кістки дуже тонкі, щоб витримати навантаження тіла в стоячому положенні. А черепа птахів взагалі нагадують швидше яєчну шкаралупу, ніж бронезащиту. Крила ж птахів, що складаються в основному з пір'я, являють собою прямо-таки шедевр інженерного мистецтва природи: легкі і гнучкі, але майже не піддаються руйнуванню.

Підйомна сила птиці створюється за рахунок того, що повітря рівномірно обтікає вигнуту поверхню крила. А поступальний рух - за рахунок помахів. Вони-то і ставлять в тупик численних дослідників польоту. Крило - це не просто весло, яким птах «гребе» в повітрі, як вважав Леонардо да Вінчі. Деякі дослідники вважають, що птах здійснює повороти, вивернувши внутрішню частину крила так, щоб створити опір на тій стороні, куди вона повертає, подібно до дій з портом сну на каное.

Опір повітря уповільнює політ, але ж від його швидкості залежить іноді життя або смерть птиці. Американський біолог і льотчик Кен Дайал виявив, що птахи часто здійснюють поворот за рахунок нахилу крила вниз, на зразок того, як відхиляються елерони у літака. Використовуючи рентгенівський апарат, Дайал провів спостереження за польотами птахів в аеродинамічній трубі, завдяки чому побачив рух скелета під час польоту, а також під час вдихів і видихів птиці.

Здійснюючи різні маневри, птиці повинні координувати безліч точних рухів, починаючи від вигинів і повного повороту крила до зміни амплітуди помахів. У польоті їм допомагає центральна нервова система, що управляє мускулами . Але багато в чому птахи все ж схожі на найсучасніший реактивний винищувач, що володіє високою маневреністю і управляється комп'ютерною системою, що дозволяє проводити коректування на великій висоті за частки секунд. Звичайно, у птахів немає комп'ютера, зате є великий мозок, а, як відомо, саме він бере участь в координації рухів тварин.

Чимало відомо про польоти птахів і шведському зоолога та ветеринара Річарду Брауну. Якщо до даху кабіни планера прикріпити короткі нитки, то при нормальному плануванні вони спокійно «летять» назад, але як тільки планер стане втрачати швидкість, повітряні вихори піднімуть нитки вгору і навіть можуть направити їх вперед - свого роду попередження про небезпеку. Точно так же, вважає Браун, тисячі пір'я, що покривають крила і тіло птиці, можуть працювати як датчики повітряних потоків. Завдяки нервових закінченнях, птиця відразу ж відчуває рух пір'я. М'язи, на яких розташовані пір'я, в основному діють як пасивні датчики інформації для нервової системи і в меншій мірі як рушії. Чутливі елементи на крилах і визначають початок турбулентності (вихрового руху при активному перемішуванні шарів повітря) в обтічні потоці, змушуючи птицю змінити темп руху крил або кілька опустити їх вниз.

Дуже важливі для птахів і акробатичні здібності. Ластівки, наприклад, проводять в повітрі до восьми годин на день, раз у раз злітають високо в небо і кидаються вниз в гонитві за комахами. А ось малинівки знаходяться днем ​​в повітрі всього лише кілька хвилин, здійснюючи короткі перельоти, що тривають зазвичай кілька секунд. Велика частина їх польотів доводиться на злети і посадки - самі виснажливі моменти будь-якого польоту. Тому багато великі птахи намагаються робити їх якомога рідше. Грифи, соколи, альбатроси і інші великі птахи майже весь час проводять в ширяючому польоті на повітряні течії з розпростертими і майже нерухомими крилами.

Для більшої ефективності польоту птиці майстерно використовують характерні особливості свого пір'я. Наприклад, грифи, роблячи повільний політ по колу, щоб не втратити висоту, випрямляють довгі, жорсткі пір'я на кінцях крил і розгортають їх віялом так, щоб між ними утворилися щілини, перешкода для перемішування повітря в потоці за птахом. В результаті опір знижується, а підйомна сила зростає.

Сокіл ж, навпаки, пікіруючи на видобуток, укладає своє пір'я так, щоб скоротити площу їх поверхні. Йому потрібна швидкість, а не підйомна сила. Побудувати діаграму польоту птаха, пікіруючої зі швидкістю 320 кілометрів на годину, непросто, і зазвичай швидкість пікірування визначається приблизно. Але фахівці сподіваються, що одного разу їм вдасться вивести формулу побудови діаграми польоту, яка застосовується до птахів будь-яких розмірів і форм.

А як літають комахи? Дрібні оси і жуки, наприклад, як би гребуть крилами по повітрю, опір якого їм тільки допомагає. Вони відчувають повітря як щось в'язке, на зразок сиропу. Їм не потрібна велика підйомна сила, і якщо вони раптом припинили б своє рух, то стали падати на землю не швидше, ніж грудку пилу. Вони «пливуть» по повітрю, використовуючи свої крила, вкриті ворсинками, для створення більшого опору. При зворотному русі крила ворсинки моментально складаються. Відбувається щось подібне до того, як знижується опір у весла, що виймається з води. До речі, великим комахою літати важче.

Англійська зоолог Чарлз Еллінгтон з Кембриджського університету, який цікавиться джмелями, в одній зі своїх робіт писав, що за законами аеродинаміки джмелі літати не повинні. Але вони літають! Крила джмелів і інших великих комах створюють підйомну силу набагато більшу, ніж визначає теорія аеродинаміки. Як це їм вдається? Тепер, здається, відповідь на це запитання отримана. Це сталося під час вивчення польоту великих флоридских боржників (нічних метеликів), що мають розмах крил більше десяти сантиметрів. Коли такий боржника пролітає крізь дим, який, до речі сказати, його зовсім не турбує, можна бачити, як повітря вихорами закручується від його тіла до кінців крил замість того, щоб відповідно до теорії аеродинаміки плавно обтікати крила у напрямку від їх переднього краю до задньої. Була побудована велика механічна модель бражника (з тканини і міді) з рухомими крилами. І робот-боржника теж створював вихори, спрямовані в різні боки.

Сьогодні біологи вже впритул наблизилися до вирішення загадок: як комахи і дрібні птахи створюють таку велику підйомну силу при малому запасі енергії, як і чому вони літають.

Людина завжди заздрив птахам. Як же, адже вони літають, а він не може! Двигун розвитку літального апарату птахів - добування їжі. Ну, а як же літають птиці, наприклад, страуси? Ці - виключення з правил. У людей питання з харчуванням вирішене давно, і тепер, наблизившись до розгадки польоту, дізнавшись, наскільки нелегко він дається птахам, може бути, не варто їм заздрити?

Автор: Е. Солдаткін.

PS Про що ще думають британські вчені: про те, що дослідження механіки польоту птахів можуть бути дуже перспективними в тому числі і з комерційної точки зору. Адже якщо якомусь вченому раптом вдасться розгадати таємницю пташиного польоту і чого доброго змайструвати справжні крила, як міфічний Дедал змайстрував їх для себе і свого сина Ікара, думаю, такий вчений вмить став би мільйонером. Пізніше з'явилися б книги про історію його успіху, а ще пізніше книги по бізнесу (як на сайті / Biznes_literatura / buhgalterija__nalogi__audit / ) Про роль інновацій в бізнес плануванні і крила із засобу безмежного польоту перетворилися б у бухгалтерську категорію.