Голуби раскрывают тайны полета
До недавнего времени большинство исследований птичьего полета сводились к наблюдению за тем, как птицы летят по прямой линии. Но в полете, как и при вождении автомобиля, мастерство проявляется прежде всего в умении маневрировать.
Чтобы уловить каждое движение птицы, в Гарвардском университете разработали специальную систему наблюдения, включающую несколько высокоскоростных камер. Птицы, а их в эксперименте было восемь, получили по крошечному рюкзачку с батарейками для светодиодов, закрепленных на ногах, голове и крыльях для отслеживания каждого движения. Сначала птицы летали по узкой длинной комнате. Затем задачу усложнили, и на пути голубей появилась решетка с расстоянием между прутьями в 30 сантиметров. С такой задачей птицы справились, задерживая крылья в вертикальном положении. Когда щель сократили до 11 сантиметров, птицам пришлось изменить тактику: чтобы не задеть границы решетки, они стали прижимать крылья к корпусу.
В другой серии опытов ученые наблюдали за тем, как голуби в полете совершают поворот на 90 градусов. Проанализировав видео, записанное со скоростью 250 кадров в секунду, и данные, полученные с закрепленных на птицах датчиков, исследователи обнаружили, что поворот начинается с изменения положения головы, а следом за ней происходит поворот туловища.
По словам доктора Чарльзя Уильямса, одного из авторов исследования, в следующей серии опытов планируется узнать, как птицы летают по лесу. Для этого придется использовать датчики, подобные тем, что используются в смартфонах и планшетных компьютерах для сохранения ориентации изображения на экране при повороте устройства.
Ученые читают, что полученные данные могут быть использованы для разработок компьютерных программ, управляющих беспилотными летательными аппаратами. Высокая маневренность может пригодиться летающим роботам, например, для разведки при поисково-спасательных операций после землетрясений и других стихийных бедствий.
Биомеханика в последнее время все ближе подбирается к разгадке тайны полета животных. В прошлом году ученые из Курантовского института университета Нью-Йорка проводили опыты с моделями жуков. Оказалось, что чем выше смещен центр тяжести, тем стабильнее объект держится в воздухе. Если баланс смещался, вихрь воздуха тут же выталкивался с другой стороны, и тело автоматически приходило в равновесие. Модели же с массивной нижней частью практически не могли балансировать.
Другая группа исследователей из Брауновского университета (США) занималась полетом летучих мышей с точки зрения энергоэффективности. Ведь такое небольшое по размеру животное, как летучая мышь, должно тратить много энергии на полет. Выяснилось, что складывать и расправлять крылья выгоднее, чем держать их расправленными во время всего полета. Опять же для сохранения энергии летучие мыши не любят летать в дождливую погоду: из-за возрастающей потери тепла и увеличения веса мокрых крыльев энергозатраты на полет увеличиваются почти вдвое.