неделя, 17 август 2014 г.

Красивият полет на птиците

През 1903 г., братята Орвил и Уилбър Райт извършват първия контролиран полет с моторен летателен апарат по-тежък от въздуха. „Флайер 1“ е тежал 300 килограма, размахът на крилата му е бил 12 метра, а моторът му е имал мощност 12 конски сили. Първите полети са продължавали по-малко от минута.

За да може да бъде осъществен един контролиран полет е необходимо да бъдат изпълнени четири основни изисквания: (1) крилото трябва да има правилната форма, за да се получи по-ниско въздушно налягане върху горната му повърхност; (2) крилете трябва да имат достатъчно голяма площ, за да издържат тежестта на летателния апарат; (3) трябва да има средства за придвижване (или плъзгане) във въздуха; и (4) трябва да има допълнителни повърхности или средства за промяна на основните повърхности, чрез които да се управлява посоката и скоростта на полета.


Красивият контролиран полет на птиците, насекомите и прилепите (също като полетите, управлявани от пилоти) не е поредица от случайни мутации. Механизмът на полета не може да се създаде по такъв начин и авиационните инженери добре знаят това.

Един контролиран полет изисква баланс на основните аеродинамични повърхности (тоест тялото и крилата на птиците), съчетан с движение на опашката, което да промени посоката на летене.

Полетът на летящите животни е един от многобройните примери в природата за така наречената "неопростима сложност": всички аеродинамични повърхности и механизма за контрол на полета трябва да са заработили по едно и също време. Дори ако си представим, че полета на птиците е резултат от многобройни, дългогодишни опити на едни "подскачащи" влечуги да полетят (при което люспите им се били удължили, по-късно разцепили и разделили, превръщайки се в първите истински пера?!), тогава пак бихме се сблъскали с проблема за липсата на същинския управляващ механизъм, без който перата и крилата са напълно безполезни и съответно "неблагоприятни" за естествения подбор.

Перата на птиците


На пръв поглед, едно обикновено перо не ни прави особено впечатление, но всъщност то е чудо на инженерния дизайн!

Всички птици притежават пера, които са изключително здрави и силни и едновременно с това - леки и гъвкави. Ако разгледате едно перо под микроскоп, ще забележите основното стъбло (стволът), от двете страни на което има множество разклонения (влакънца или рами). От двете страни на всяко от тях има още по-малки влакънца (рамули) - тези от лявата страна имат миниатюрни кукички, а тези от дясната са гладки. Тези влакънца се съединяват помежду си като малки "ципчета", създавайки една изключително гъвкава структура - мечта за всеки инженер-механик.

Птиците често се занимават с приглаждането и почистването на перата си с човките, като целта им е да ги пренаредят, пригладят, затворят власинките, смажат с мазнина (от урока ще разберете повече за това откъде взимат тази мазнина) и ги приготвят за летене.

Така че, намерете няколко пера, лупа и време и направете едно интересно четене на глас с децата си за тези удивителни приспособления на птиците - техните пера.

От урок 3 на учебната програма "Изследване на творението със Зоология" ще научите какви са основните видове пера и за какво служат (както и какви са перата, които сте събрали); как перата им стават водоустойчиви, как и защо приглаждат перата си; какво означава "симетрично линеене" и как то помага на птицата да лети; защо птиците са най-пъстрите създания и как се получава оцветяването на перата им; защо обичат да си взимат баня, дори на най-странни места като.. мравуняците.


Създадени за летене


Кухите и леки кости на една птица са толкова ефективно проектирани за летене, че дори леките й пера обикновено тежат повече от целия й скелет. Птиците имат също и по два силни летателни мускула - голям, който се ползва при свалянето на крилете, и малък, който се използва за издигането им (лесно може да се прецени кой е по-мощния ход на крилата).

Друг съществен елемент, спомагащ летенето на птиците, е тяхната уникална дихателна система. Нали не сте виждали задъхана птица? Гръдният им кош не се издува и свива дори ако кацат след дълго летене. Причината за това е анатомична особеност, срещана само при птиците - при дишане те не разширяват белите си дробове, а се разширяват специални въздушни мехури намиращи се в краищата на дихателната им система. По този начин, въздуха преминава през белите дробове и при вдишване и при издишване. Получава се така нареченото "двойно дишане", което доставя двойно повече кислород, така необходим на мускулите осигуряващи летенето.

Но дори и притежавайки съвършена за полет анатомия, птиците се нуждаят и от много други умения, за да могат да летят ефективно. Те трябва да знаят как да излитат (срещу или по посока на вятъра), къде и как да кацат, как да използват термалните потоци, кога и къде да мигрират и още хиляди естествени за тях неща, които обикновено наричаме инстинкт.

И днес хората продължават да разглеждат и изучават удивителния Божий дизайн на птиците, за да подобрят аеродинамичността, конструкцията, маневреността и безопасността на самолетите и останалите летателни машини, които се реят из простора.



Връзки:

  • The First Book of Birds - Сканирано издание на интересна илюстрирана книга за птиците, издадена през 1951 г.
  • Симулатори за летене - на сайта можете да намерите и интересни проекти свързани с летенето, самолетите и т.н.
  • Beginner's Guide to Aerodynamics- има доста интересни неща за аеродинамиката на сайта на NASA
  • Хартиени самолетчета - инструкции за правене на различни модели хартиени самолетчета