В данной статье будет рассмотрено с физической точки зрения - почему птицы летают.
Если внимательно смотреть за полетом птиц, то можно увидеть, что птицы совершают движения крыльями вперед, одновременно раздвигая крылья, затем вниз и назад, сдвигая крылья, и, наконец, вверх.
При движении «вниз-назад» создается разрежение воздуха перед крылом, то есть возникает поступательное движение птицы вперед. Очевидно, что, чем чаще движения крыльев «вниз-назад», тем больше разрежение воздуха перед крылом и, следовательно, больше скорость полета птицы.
Но если крылья двигаются вперед и назад относительно корпуса птицы, то должна ухудшаться устойчивость горизонтального положения корпуса птицы в полете. Но почему же этого не происходит?
Для ответа на этот вопрос рассмотрим строение перьев, входящих в состав крыльев птиц.
Строение перьев
Перо состоит из стержня с прикрепленными к нему примерно под углом 45 градусов пластинами.
Вверху пластины скреплены между собой упругими воздухонепроницаемыми соединениями. Перья накладываются друг на друга. Сверху перья имеют большой коэффициент сцепления между собой, а снизу – свободное перемещение. При движении крыльев вперед площадь крыльев увеличивается, перья раздвигаются и, за счет сцепления перьев между собой, пластинки перьев отклоняются от стержня на больший угол.
Аэродинамическое качество нижней поверхности крыла ухудшается, происходит торможение воздуха в нижней поверхности крыла в задней ее части и, следовательно:
1. увеличивается подъемная сила крыла.
2. вектор подъемной силы крыла сдвигается назад.
То есть, при движении крыльев «вперед-назад» вектор подъемной силы передвигается относительно крыла, а относительно корпуса птицы остается в одном и том же месте, тем самым предотвращая колебания корпуса птицы в полете.
Движение крыльев в полете
Таким образом, птица в полете совершает следующие движения крыльями:
1. Вперед
Крылья раздвигаются.
Воздух заполняет крылья сверху в местах соединения перьев с мышцами крыла.
Создается дополнительная подъемная сила за счет торможения воздуха раздвигающимися пластинками перьев
2. «Вниз-назад»
Крылья сдвигаются.
Создается подъемная сила
Происходит разрежение воздуха перед крылом (увеличивается скорость полета)
Из крыльев сбрасывается присоединенный воздух (между перьями – сверху и пластинами – снизу, вытесняясь в строну, противоположную направлению полета).
Скорость воздуха, обтекающего верхнюю плоскость крыла, увеличивается, а следовательно, создается дополнительное разрежение воздуха над крылом.
3. Вверх
Крылья перемещаются в исходное положение.
Смена перьев
С течением времени кромки перьев изнашиваются, трение между ними уменьшается и перья начинают проскальзывать между собой. Пластинки перьев раздвигаются на меньший угол, устойчивость полета ухудшается. Поэтому птицы меняют перья на новые.
Кстати, это положение можно проверить на живых птицах, исключив трение между перьями.