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漂泊信天翁四步滑翔周期揭示高效节能飞行机制

漂泊信天翁能够在海洋上长距离翱翔数千公里,依靠的仅是一对长而优雅的翅膀。最新研究发现,这种从容不迫的飞行能力源于一种独特的四步滑翔周期,使得信天翁能够充分利用风的能量,产生持续的动力。

研究团队在南印度洋的克尔格伦群岛对漂泊信天翁进行了为期三个月的野外调查,这是首次通过野外实地数据系统研究此类飞行动力学的工作。研究人员将重约100克的微型GPS设备固定在筑巢信天翁的翅膀之间,收集了16只鸟类在36天内的飞行轨迹数据。

通过每秒十次的精确定位,研究人员识别出信天翁的长距离飞行由约15秒的重复滑翔周期组成,每个周期包含四个不同阶段。首先,信天翁侧风飞行,随后稍微迎风攀升至约15米的高度;在飞行路径最高点,鸟儿转向顺风方向滑翔;最后,沿顺风方向尽可能远距离飞行后,转向侧风完成周期,准备下一次攀升。

这一四步滑翔周期有效利用了风的不同方向和高度差,极大降低了飞行能耗,展现了自然界中高效节能的飞行策略。研究团队指出,这些发现不仅深化了对鸟类飞行动力学的理解,也为无人机等飞行器设计提供了宝贵的节能启示。

该研究成果于2012年9月5日发表在《公共科学图书馆—综合》(PLoS ONE)期刊上。

(闫洁 译自 www.science.com,2012年9月6日)

《中国科学报》 (2012-09-07 A2 国际)

(责任编辑:泉水)