مکانیسم پرواز پرندگان

ادامه....

به زودی تمامی هوای گرم در این حلقه متمرکز می شود و در دایره هایی هم مرکز حول محور مرکزی به چرخش در می آید . با اوج گرفتن کلی این سیستم ، هوای سرد در مسیرهای بسته ای حول حلقه گردابی می چرخد . چرخش هوای سرد به این ترتیب است که از مرکز حلقه به سرعت بالا می آید و از محیط آن آهسته تر ( نسبت به حلقه ) پایین می رود . همین حرکت مرکب و صعودی حلقه و هوای داخل آن است که انرژی نور خورشید را برای پرواز پرندگان گشوده بال قابل استفاده می کند.

 بدین ترتیب ، در هوای آرام ، پرنده با رفتن به طرف شیب تپه ای سر می خورد ، انرژی لازم را برای غلبه بر اصطحکاک و سرعت گرفتن از ثقل کسب می کند . اگر سرعت بالا رفتن هوا از سرعتی که پرنده با آن در هوا شیرجه می رود بیشتر باشد ، پرنده به ارتفاع بالاتری خواهد رفت . 

ساز و کار ( مکانیسم ) اصلی اوجگیری در طرف چپ تصویر با نمودار برداری نشان داده شده است. پرواز رو به بالای پرنده برآیند سرعت پایین رفتن آن در توده هوا و سرعت رو به بالای هوا است. طرح های سمت راست چگونگی این پرواز را در مورد اوجگیری نشان می دهند. پرنده در میان جریان رو به بالای پایایی به صورت یک مارپیچ بالارونده در می آید.

 این تبیین ساده از بال باز روی ( پرواز گشوده بال ) پرندگان است که بدون هیچگونه تغییر حالت ، روند اوجگیری پرنده را در جریان هوای بالارونده توصیف می کند . اما در پوسته های گرمایی یک عامل اضافی وجود دارد که عبارت است از جریان رو به بالا در داخل آن . بدین صورت که برای صعود به همراه پوسته ، پرنده در داخل جریان بالا رونده مرکزی در چنان شعاعی چرخ می زند که سرعت پائین رفتن آن دقیقا برابر با سرعت رو به بالای ( نسبت به حلقه گردابی ) هوایی باشد که در آن سر می خورد . از این طریق ارتفاع پرنده نسبت به حلقه گردابی ثابت می ماند و همچنان که کل سیستم در هوا بالا می رود ، پرنده نیز با استفاده از یک سواری مجانی از زمین اوج می گیرد ؛ گویی پرنده در داخل یک بادکنک بالارونده چرخ می زند ، با این تفاوت اساسی که پرنده به طور مداوم در داخل بادکنک پایین می رود .  

در جریان بال زدن و پرواز ، شاهپرها حالتهای متفاوتی به خود می گیرند ، اشکال متفاوت این پرها مربوط به ساختمان و تعدادشان در بال بوده ، در برخاستن ، مانور دادن در هنگام پرواز ، با نشستن پرنده ، نقش مهمی دارند . فاصله و شکاف بین شاهپر های بال اهمیت فراوانی در بالا رفتن و برخاستن پرنده از زمین دارد . آخرین شاهپر بال به دلیل ظرفیت و عملکرد مستقل آن ، می تواند شکاف لازم را برای شکلهای مختلف پرواز ایجاد کند . بدیهی است که این شکافها نقش ویژه ای در مانور حرکتی و سرعت پرنده در هنگام پرواز دارد . در پرندگانی مانند سسک جنگلی یا کبک و تیهو که با بال زدن پرواز می کنند ، شاهپرها روی هم می افتد و سطح تقریبا پیوسته ای در نوک بال تشکیل داده ، شکاف انتهایی شاهپرها حالت U مانند پیدا می کنند . این امر در مورد بسیاری از پرندگان دریایی مانند آلباتروس ها نیز که پرواز گشوده بال دارند ، کم و بیش صادق است با این تفاوت که در خصوص این پرندگان انتهای شاهپر ها دارای شکافهای V مانند است . پرندگانی مانند عقاب و لاشخور که پرواز گشوده بال دارند ، دارای شاهپرهایی هستند که در انتها باریک بوده ، در هنگام بال باز روی ، از هم جدا و خمیده می شوند ، به طوری که نوک بال آنها به صورت یک بادبزن پره پره در می آید . همانگونه که اشاره شد ، این خمیدگی و از هم جدا شدن بال که به شکل U است ، نقش مهمی در کاهش کشش روی بال (مقاومت هوا ) ایفا می کند.  

هنگام پرواز در بال معمولی هوا از ناحیه پایین بال که فشار در آن زیاد است به ناحیه بالایی بال که فشار در آن کمتر است می رود و نوک بال را دور می زند ، در نتیجه ، هوا در این قسمت یک سرعت چرخشی زیاد کسب می کند و با تشکیل یک هسته گردابی ، به دنبال جریان اصلی از هر بال کشیده می شود . هجوم هوا از پایین به بالای بالهای بلند و باریک ، مانند بال آلباتروس ، نسبتا کم و در نتیجه کشش روی این بالها نیز کم است . اما در بال های پهن‌تر ، این هجوم از پایین به بالا زیاد است . کشش حاصل مانع از امکان پرواز گشوده بال می شود . برای جلوگیری از همین وضعیت جریان هوا در نوک بال است که پرندگان بال باز رو زمینی ، طی مراحل تکامل خود مجهز به پرهای مخصوصی شده اند.  

شاهپرهای از هم مجزای این پرندگان که به سوی بالا خمیده است ، یک حصار آیرودینامیکی تشکیل می دهد که از جریان هوا در اطراف بالها جلوگیری می کند.  

مقاومت هوا روی نوک شکاف دار بال پرنده اوج‌گیر زمینی ، مثل کرکس، از مقاومت هوای موثر بر نوک هموار بال کبوتر(لینک) کمتر است و همین به کرکس امکان می دهد تا با وجود بهتر بودن بالش از اوجگیران دریایی بتواند صعود کند . هنگام پرواز شاهپرهای نوک باریک کرکس از هم جدا و به سوی بالا خم می شوند. این کار مانع جریان هوا در اطراف نوک بال می شود . در نتیجه به جای دو جریان بزرگ دور بال چندین جریان کوچک در اطراف پرها و نوک بال تشکیل می شود.  

در این بالها ، بجای تشکیل جریان مدوری از هوا به دنبال هر بال ، جریان کوچکی توسط هر شاهپر ایجاد می شود ؛ و از اینرو مقاومت هوا بر روی بال به کمترین مقدار می رسد . به همین دلیل پرندگان دریایی ، که بر سطح وسیع و بی مانع فراز اقیانوس ها پرواز می کنند ، بال بلند و باریک را برای زندگی خود مناسب یافته اند. ؛ اما پرندگان زمینی که دائما در نواحی ناهموار و گاه جنگلی پرواز می کنند و می نشینند و دارای پرواز گشوده بالند ، بال کوتاه و ستبر با نوکهای شکافته را برای احتیاجات خود سودمند یافته اند.  

کنترل و تغییر مسیر پرواز به دو صورت بال زدن شدیدتر یا با تغییر زاویه بال از وضعیت عادی آن انجام می گیرد . بعضی از پرندگان مانند ابیا و زاغی با چرخاندن دم به یک سو و بلند کردن یا پایین نگهداشتن آن، مسیر پروازشان را تغییر می دهند . لذا ، همانگونه که قبلا اشاره شد ، دم در برخاستن یا ترمز کردن و نیز در هنگام نشستن بر روی زمین یا آب نقش بسیار مهمی را بر عهده دارد. 

تصویر فوق نشان دهنده طرز نشستن سینه سرخ بر روی شاخه درخت است در شکل اول پرنده بالها و دم را باز کرده ، در شکل دوم بدن را به حالت نیمه عمود در آورده ، بدین وسیله سرعت را کم می کند. 

 در مرحله اول بالها و دم باز شده تا بیشترین اصطحکاک را با هوا داشته باشد و سرعت به حداقل برسد. در مرحله دوم با حالتی که مشاهده می شود پرنده خود را به آب زده است. در مرحله سوم مستقر شدن پرنده را بر روی آب نشان می دهد.

تعدادی دیگر مانند حواصیل و درنا برای چرخ زدن یا تغییر جهت ، پاها را به شکل خاص در امتداد و پشت بدن می چرخانند ؛ در این پرندگان ، پا نقش فرمان را دارد ، اما در بعضی دیگر نقش مهمی در برخاستن به منظور پرواز دارد. چنگر، فلامینگو ، قو و گونه های کمی از اردک ها در هنگام برخاستن ابتدا مسافتی را بر روی آب می دوند، هنگامی که این پرندگان به سرعت لازم رسیدند ، از آب کنده شده ، پاها را در امتداد بدن جمع می کنند و به پرواز در می آیند . اغلب اردکها مانند سر سبز و خوتکا ،طور عمودی از سطح آب بر می خیزند . یعنی ناگهانی و به شکل عمودی به بالا بلند شده ، پرواز می کنند. 

 برخاستن سرسبز از روی آب را نشان می دهد.  

وضعیت و سازگاری پرنده به شکل کلی بالا بستگی دارد ؛ بر این اساس شکل پرواز نیز در گونه های مختلف متفاوت است . پرندگانی که مانند غاز، درنا و قو به صورت دسته جمعی مهاجرتهای طولانی دارند ، به منظور کاهش مقاومت هوا به شکل عدد هشت پرواز می کنند . با این شکل پرواز ، مقاومت هوا برای آنهایی که در داخل پوشش پرواز قرار می گیرند ، کمتر از زمانی است که به تنهایی پرواز می کنند . در پرواز دسته جمعی ، به بالی که در داخل قرار می گیرد فشار کمتری وارد می شود و در نتیجه تعویض جای پرندگان فشار ناشی از مقاومت هوا را کاهش می دهد و به این ترتیب نیروی کمتری را برای بال زدن مصرف می کنند . بدیهی است که پرنده ای که در راس 8 قرار می گیرد ، فشار زیادی را تحمل می کند

    

منبع: وبلاگ پرندگان ایران