Чому птах, злетівши не падає?

Сила тяжіння, яка, як би високо ми ні підстрибували, завжди повертає нас на землю, впливає, зрозуміло, і на птахів. Тому в повітрі їх повинна утримувати сила, що протидіє силі тяжіння. Цю протидіючу силу створює крило. Воно у птахів не плоский, як дошка, а вигнуте.

Це означає, що струмінь повітря, що обгинає крило, повинна пройти по верхній стороні довший шлях, ніж по увігнутою нижній. Щоб обидва повітряні потоки досягли краю крила одночасно, повітряний потік над крилом повинен рухатися швидше, ніж під крилом. Тому швидкість течії повітря над крилом збільшується, а тиск зменшується. Різниця тисків під крилом і над ним створює підйомну силу, спрямовану вгору і протидіючу силі тяжіння.

Підйомна сила залежить від величини і форми крила. Також важливі і швидкість, з якою повітря обтікає крило, тобто швидкість зустрічного повітряного потоку, і кут, під яким потік повітря досягає переднього краю крила. Змінюючи кут нахилу крила (в авіації його називають кутом атаки), птах може впливати на підйомну силу. Якщо вона поверне крило занадто круто щодо направлення повітряного потоку, то струмінь повітря як би відривається від крила і птах починає падати. Одночасно з падінням відбувається гальмування польоту перед приземленням, так як при цьому збільшується лобове опір крила.

Найпростіша форма польоту - планування. Птах зістрибує з високого дерева або скелі і планує по похилій вниз. При цьому в рух її приводить спрямована вниз сила тяжіння. Повітряний потік, що обтікає крило, створює, як було описано вище, підйомну силу, яка гальмує падіння. Чим краще аеродинамічні якості крила (тобто чим більше розрідження повітря над крилом і вище швидкість повітряного потоку), тим довше птиці вдається планувати. Якщо на крило діють і інші спрямовані вгору сили, наприклад висхідні потоки теплого повітря або сильні вітри, то птах може, чи не розмахуючи крилами, парити в небі.

Денні хижі мишоїди або орли підлягає кружляють в висхідних потоках теплого повітря, а чайки ширяють при сильних морських вітрах. Стійко парити в повітрі може тільки птах масою і величиною не менше ворони. Більш дрібні птахи або ті, у яких відносно невеликі крила, повинні енергійно махати ними, щоб залишатися в повітрі і рухатися вперед. Такий спосіб польоту називають махають, або активним, на відміну від ширяючого, або пасивного.

Як ми вже говорили, крило складається з двох груп пір`я. Розташовані на тильній стороні кисті великі, або першорядні, махові пера створюють під час польоту тягу, а прикріплені до передпліччя, точніше - до ліктьової кістки, малі, або другорядні, махові пера складають несучу поверхню крила. Оскільки другорядні махові пера знаходяться ближче до тіла, вони лише трохи рухаються вгору і вниз. Оточуючий їх повітряний потік створює над і під ними, як при плануванні, різні тиску. Ця частина крила при махають польоті утворює підйомну силу. Довгі першорядні махові пера за формою нагадують лопаті пропелера. Амплітуда їх руху вгору і вниз більше, тому вони створюють тягу. Щоб при ударі крилом об повітря не зменшувалися підйомна сила і тяга, дрібні птахи підтягують крила до тіла і в такому положенні піднімають їх вгору, У більших птахів першорядні махові пера вільно коливаються, і птиці розправляють їх тільки тоді, коли другорядні махові досягають нижньої точки перед новим помахом. Коли птахи повертаються в польоті, у них одне крило або рухається швидше і енергійніше, або частково складено і тому стає менше. Крім того, кермом у багатьох птахів служить хвіст.

Біла сова, або полярна сова (Nyctea scandiaca)

Льотні якості птиці визначає головним чином форма її крил. Наприклад, для швидкого польоту найбільше підходять вузькі, загострені на кінцях крила, як, скажімо, у соколів або чорних стрижів. Округлі широкі крила дозволяють маневрувати в польоті. Вони життєво необхідні всіх птахів, що в чагарниках і між деревами. У більшості співочих, наприклад горобиних або сорок, а також полюють в лісах денних хижих птахів - яструби-перепелятника і великого яструба - такі крила. У мишоїдів, орлів і журавлів - птахів, що летять в слабких висхідних повітряних потоках, - крила великі, широкі, закруглені спереду. А у що носяться над морем в сильних повітряних потоках чайок, буревісників і альбатросів, навпаки, - довгі, вузькі і загострені.

Деякі птахи взагалі не можуть літати. Пінгвіни живуть головним чином у воді. Їх крила видозмінилися в ласти, за допомогою яких вони "літають", Правда, не в повітрі, а в воді. Чи не літають і великі бігають птиці, наприклад страуси. Вони дуже важкі для польоту. Щоб піднятися в повітря при такій масі, потрібні величезні крила. А щоб рухати такими крилами, мускулатура повинна стати ще сильніше і масивніше.

Птах може літати, якщо її маса не перевищує 20 кг. Співвідношення між несучою поверхнею крила і розмірами тіла при більшій вазі таке, що, навіть енергійно махаючи крилами, птах не підніметься в повітря. Важкі дрохви і кури розбігаються, щоб злетіти.

Воробей літає зі швидкістю 40 км / год. Чорний стриж проноситься в повітрі ще швидше - його швидкість від 60 до 80 км / год, а у сокола-сапсана в пікіруючому польоті вона досягає 300 км / год. Дивовижні дані наводять вчені про швидкість польоту маленької колібрі: від 48 до 150 км / год! Жодна з птахів не володіє таким "мотором" і такою технікою пілотажу. Вона то піднімається по спіралі, то різко злітає вгору, то спрямовується вперед, падає, гальмує, висить в повітрі, летить боком, на спині.

Перелітні птахи повинні бути витривалими, інакше вони не зможуть здійснювати сезонні міграції. Ластівки зі Східної Європи летять над Середземним морем і Сахарою в Східну Африку, долаючи без зупинки до 2500 км. Бурокрилая сивки, мігруючі з Аляски на Гаваї, пролітають над водними просторами 4000 км, не маючи можливості зробити в дорозі зупинку. А полярні крячки - 20 000 км, з Льодовитого океану до льодової кромки Антарктиди і назад. Але вони роблять в шляху привали. Деякі види колібрі відправляються в далекі небезпечні подорожі через гірські ланцюги і морські простори з Центральної Америки до берегів Аляски. Як вдається цього крихітному створенню долати такі відстані?

Висота польоту птахів залежить від географічних і атмосферних умов. Горобині, наприклад, можуть летіти на висоті від 0,5 м над морем до 7000 м над горами. В середньому птиці при перельотах піднімаються на 1100-1600 м над рівнем моря, але багато хто воліє висоту 100-130 м. Якщо необхідно подолати гірські масиви, то навіть маленькі птахи можуть підніматися на кілька тисяч метрів. Безумовними рекордсменами визнані гуси, які перелітають в Індію над Гімалаями на висоті 8830 м.