候鳥「人」字編隊飛行 動力學奧祕解開 (第365期2014/02/20)

?"
採用「人」字編隊飛行的候鳥。(Fotolia)

研究人員早已好奇鳥群獨特的「人」字隊形,但其空氣動力學的詳細影響直到現在才解開。採用「人」字編隊飛行的複雜機制,表明鳥類對響應附近隊友翅膀路徑具有非凡的意識和能力。

編譯 _ 沙莉

一項研究發現,候鳥編隊飛行顯示出的航空技能,遠遠超過了人類飛行員。鳥精確定時翅膀的拍動並調整自己的位置,充分利用氣流的微小影響。在沒有計算機的幫助下,鳥類是如何監測和應對如此複雜的飛行動力情況仍是一個謎。

科學家在14隻隱 身上安裝了微型巡檢儀,通過衛星跟蹤牠們的位置和速度,測量翅膀的每一次扇動。

為了實現「人」字編隊飛行,鳥類採用了特定的機制。首先,在展向即人字形位置飛行時有一個振翅空間相位,鳥們共同產生一致的翼尖路徑,在整個振翅周期中最大限度地捕獲上升氣流。

鳥採用的第二種機制發生在流向(後面)的位置上。鳥進行空間反相位的振翅,破壞翼尖路徑的一致性,避免有害的下降氣流區。這種機制專門用於拍打飛行期間。

倫敦大學皇家獸醫學院首席研究員Steve Portugal博士說:「研究人員早已好奇鳥群獨特的『人』字隊形,但其空氣動力學的詳細影響直到現在才解開。採用『人』字編隊飛行的複雜機制,表明鳥類對響應附近隊友翅膀路徑具有非凡的意識和能力。『人』字編隊鳥類似乎已經開發出複雜的分階段戰略,以響應拍打翅膀所產生的動態蹤跡。」

候鳥普遍採用「人」字編隊一直被認為幫助牠們飛得更有效率,飛行在高處而使用盡可能少的能量。據說第二次世界大戰盟軍轟炸機飛行員已經注意到「人」字編隊飛行時他們的燃油經濟性提高。這個故事從來沒有被證實,但民用和軍事飛行員都知道編隊飛行的節能效益。

根據《自然》雜誌上研究文章中所引用的數據,通過保持機翼和前飛機軌跡一致,戰鬥機可以減少高達18%的能源消耗。對扇動翅膀的鳥利用編隊飛行的優勢則要困難得多。「人」字編隊飛行時,鳥翼大約同向,這意味著所有的翼尖遵循大致相同的路徑。這有助於每隻鳥從牠前面相鄰的鳥產生的上升氣流捕獲額外的升力。

「人」字編隊中偶然的變化位置意味著有時鳥一個接一個地直接飛行。當發生這種情況時,鳥兒改變了翅膀拍擊方式,改到異相模式,以避免被捲入下降氣流。這項研究表明鳥類能夠很好地群體合作,執行複雜的空氣動力振翅活動。研究結果可用於空氣動力學和製造領域。


白臉彩鹮在飛行。(AFP)

在研究中使用了奧地利保育團體在維也納動物園人工飼養的14隻隱。隱為極危物種,於2008年估計野外的數量約有500隻,飼養的有超過1000隻。

1   2   下一頁


新紀元PDF 版訂閱(US$10 52期)
Share/Bookmark
評論 發表評論