
在东南亚热带雨林中,生活着一种颇为奇特的爬行动物——飞蛇。这种蛇最喜欢用尾巴将自己挂在高高的树枝上晃荡,然后突然从10多米的高度“飞下来直冲地面”。对其他蛇类或爬行动物而言,这样的行为无异于自杀,但飞蛇却能安然无恙。这其中隐藏着怎样的秘密呢?
美国弗吉尼亚理工大学的科学家发现,这种蛇在“飞行”过程中并不是“大头朝下”直冲地面,而是采用一种独特的姿势在树枝间滑行,最远能滑行约24米。研究人员确认,飞蛇拥有无与伦比的空气动力学知识,能够充分利用自身形态变化,在外界气流的帮助下,穿梭于大大小小的树枝间。
在离开树枝后,飞蛇会将身体“变成一个平面”,借助身体的左右起伏波动来获得“升力”。它们的滑行速度可达到每秒8到10米。这种波浪形扭动产生的空气动力学效应比蛇自身重力要大得多,也就是说在滑行的某一瞬间,蛇身体上的合力实际上是向上的。然而,蛇并不会向上飞,因为这种向上的合力转瞬即逝。
在飞行中,蛇头始终与气流保持25度仰角,半个身体形态不变,只有尾巴在上下摇动。这样,飞蛇能够在滑行期间保持相对平稳的状态,不会“重重摔在地面”。研究发现,一些蛇在空中飞行时甚至能够掉头。在开始跳跃式冲上天空飞行不久后,蛇会偶尔下降以加快速度,从而获取空中滑行的起始速度,并保证之后在空中继续滑行。
科学家利用四台摄像机同时记录了飞蛇滑行时的一举一动。他们在蛇身上标记白点,以计算在飞行过程中每个点的位置。研究人员结合动力滑行的分析模型以及作用于蛇身体的力量,重建了新的“飞蛇动力模型”。他们发现,整条飞蛇本身就像一只长长的翅膀,这只翅膀不断重组、扭曲和重新排列。
这项最新研究由美国防部高级研究计划局(DARPA)资助实施,该局是美国发展革新性军事技术的秘密机构。了解生物如何在空中停留对未来无人驾驶汽车的发展具有重要意义。未来,人们将进一步探索飞蛇在空中的姿态变化,以彻底揭开飞蛇滑翔的奥秘,甚至可能让其他动物也“插上翅膀”。