「V字縱隊」候鳥解秘 :最完美的飛行陣列

2015-06-10 09:00

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飛翔的加拿大大雁,起飛後變成V字縱隊。圖片來源:維基百科,http://goo.gl/VswCA

飛翔的加拿大大雁,起飛後變成V字縱隊。圖片來源:維基百科,http://goo.gl/VswCA

飛過天空的候鳥,為什麼總是排成V字隊形?科學家已經破解這個祕密,分析鳥類飛行速度、方向、揮翅節奏等資料,發現領頭的那隻鳥,揮動翅膀會擾動2側氣流--V字方向,順勢帶動兩道氣流渦旋,一併推進後方跟隨的候鳥,同伴順著這個隊行飛特別省力。

保育專家拯救候鳥,動物學家搭便車

過去科學家研究候鳥,會幫候鳥配帶訊號發射器,藉以搜集鳥兒的位置與生理資訊,但由於沒法跟著一起飛上天,近距離觀察鳥類飛行,V字隊形的秘密始終難解。

直到歐洲保育專家為了搶救一種瀕臨絕種的鳥類朱鷺(Waldarapp),設法讓這種方向感差、又懶得飛的鳥類,跟著人類引導的路線遷徙,避開特定兇殘補獵區,過程允許動物生理學家參與,全程蒐集候鳥飛行資料,才有機會一解V字隊形奧秘。

奧地利等國的保育專家2003年開始透過人工繁殖的方式,成為朱鷺鳥群的養父母,人鳥相處混熟以後,就訓練朱鷺跟著駕乘輕型傘翼機(paraplane)的人類爸媽飛翔,以便將來領著整群朱鷺完成長達36天的遷徙飛行,到達南方候鳥保護區安全過冬。

空氣動力學原理

2011年皇家獸醫學院(Royal Veterinary College)科學家,為當年孵育出來的毛孩子,一一配戴上資料記錄器(data loggers),記錄牠們翅膀揮動的頻率與生理徵象,發現鳥群最佳飛行隊伍,就是一隻接著一隻,挨著領飛鳥雙翅翼尖飛行。這樣飛的時候,鳥兒心跳速度減緩,明顯比較省力。

2014年初科學雜誌《自然》發表後續科學研究,科學家交叉分析鳥群位置、飛行速度與方向、翅膀揮動情況等資料,V字飛行的空氣動力學也一目了然。

挨著前面那隻的翼尖飛行最省力

鳥兒飛行揮動翅膀,會把身旁氣流向下壓,這時下方空氣流速較快、氣壓升高,翅膀上方壓力變弱,氣壓變化帶來推升效果。翅膀向下拍動,就像引擎的「動力衝程」(power stroke),能夠創造推力,抵銷身體重量與空氣阻力,持續保持空中飛行。

主導這個研究的葡萄牙(Steven Portugal)教授說明:在上沖氣流(Upwash)飛行的鳥兒,空氣阻力比較小,下沖(downwash)氣流則不利飛行,整群鳥都在避免同伴的下沖氣流,搭著領頭鳥傳來的上沖氣流輕鬆飛。

鳥群揮動翅膀的節奏,完全配合領頭的舞翅節奏,這種鳥類配合,或許能給機隊飛行隊伍帶來參考。更早的動物研究另相信,V字縱隊能讓鳥群看清楚前方與兩側環境,是最有利自身防護的隊形。

候鳥飛行通常呈V自縱隊,可以減輕空氣阻力,同時擴大防禦範圍。圖片來源:維基百科,http://goo.gl/HIJr1
候鳥飛行通常呈V字縱隊,可以減輕空氣阻力,同時擴大防禦範圍。圖片來源:維基百科

 

 

 

 

 

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