
从古至今,人类对“飞翔”就一直充满了向往。早在4万年前,就有人将猫头鹰、鹤等图案画在墙壁上用于装饰,或将鸟的形象融入文化中,比如广泛流传的各种神话故事:在古希腊神话中,代达罗斯和伊卡洛斯拿羽毛和蜜蜡给自己做翅膀;在中国神话中,精卫死后化鸟衔石子填海。千百年来,人类一直在不断探索“飞翔”的奥秘,希望我们也可以像鸟一样飞上天空……
直到20世纪初,美国的莱特兄弟在前人研究的基础上,通过对秃鹰起飞、升降、盘旋、转弯的研究探索,终于制造了世界上首架飞机,并试飞成功,实现了人类“飞”的梦想。随着现代科技的进步,飞行器的起飞、升降已经不能满足我们的要求,我们需要更加自如、更加灵活的飞行。于是,科学家再次把目光对准了天生的飞行大师——鸟类。

气流助力飞行
鸟类具有很多共同特点:比如强有力的肌肉可以扇动翅膀,多孔的骨骼结构可以减轻体重,双重呼吸可以提供充足的氧气供应等等。鸟类中,有的能展翅俯瞰大地,有的能在大海上乘风翱翔,有的能在森林里来回穿梭,有的甚至悬停在空中(如蜂鸟)……鸟类有如此神奇的本领,靠的可不仅仅是拍打翅膀这么简单。
那么,鸟类是如何做到这些的呢?它们靠的是些什么本领呢?
鸟类的飞行主要分为扑翼飞行和滑翔。不管是哪种飞行方式都与气流密不可分。在长期的进化过程中,鸟类逐渐学会了利用气流。
扑翼飞行就是拍打翅膀飞行。当鸟扇动翅膀时,流经翅膀的气流流速会发生改变,从而产生可以克服重力的升力(翅膀上方气流流速要比下方快,形成压力差)。此外,翅膀的扇动可以利用气流的反作用力,产生克服阻力的推力。因此,鸟类通过每次的翅膀拍打可以获得向上的升力和前进的推力。但是这种飞行方式对体力的消耗巨大,不划算。因此鸟类还有另外一种飞行方式——滑翔。


陆地的鸟类滑翔主要利用了上升的气流。上升气流很常见,比如横向移动的风遇到峭壁或是山峰时,气流就会沿着山坡向上流动,上方的空气在下方气流推动下也会向上运动,形成一面向上流动的“瀑布”。
当地面受到太阳照射时,也会产生向上的热气流。不同的地貌升温速度不同,升温较快的地面会把大量热量传递给空气,形成热空气团。周围升温慢的冷空气会不断挤压热空气螺旋向上喷涌,像一个巨大的热气柱。鸟类正好可以借助这个向上喷涌的力量,轻而易举地实现滑翔飞行。
目前,飞得最高的鸟是分布在非洲东南部的巨型鸟类——黑白兀鹫。它们可以凭借地面热气流盘旋在6000米的高空,最高飞翔高度甚至可达1.12万米。
