logo
logo

Движение птицы в воздухе или рыбы в воде уже исстари было предметом размышления для всех, кто чувствовал потребность в познании ежедневно наблюдаемых явлений. И все же какой загадочной кажется способность маленьких рыб с такой быстротой и без больших усилий стрелой прорезывать воду — среду, которая представляет такое громадное сопротивление быстрым движениям.
Полет птиц за исключением некоторых подробностей, нуждающихся в разъяснении, может считаться явлением в большей своей части объясненным.
Но несмотря на это мы наталкиваемся здесь на некоторые явления, которые представляют как раз полную противоположность тому, что мы могли бы ожидать. К подобным явлениям, которые много раз служили предметом исследования, принадлежит парение в воздухе больших птиц, которые иногда в течение многих часов держатся в воздухе, не производя крыльями, по-видимому, никаких движений. Если мы захотим объяснить себе это явлений, то мы должны принять во внимание, что птица с распростертыми крыльями, имеющими большую поверхность, будет падать медленнее, чем предмет хотя бы и одного веса, но с меньшей поверхностью. Такая птица спускается, как парашют. Л воздух, который находится под парашютом и который должен быть вытеснен при его падении, представляет тем большее сопротивление, т. е. тем большую подъемную силу, чем будет больше поверхность парашюта.
Понятно, что также замедление в падении может наступить и в том случае, когда птица, сообщив себе взмахами своих крыльев быстрое движение, затем скользит по воздуху с распростертыми крыльями.
В таком случае падение будет тем менее заметно, чем больше будет скорость, вызванная ударами ее крыльев.
Вышесказанное парение больших птиц в течение многих часов без удара крыльями этим, конечно, не объяснено. При наблюдении замечалось, что это движение всегда почти является круговым, что оно происходит только при ветре и что птица пользуется ветром, как подъемной силой, когда делает свои круговые, эллиптические или спиральные пути, всегда приводя свои крылья в определенное наклонное положение. Однако рассмотрение этого вида полета без строго физико- математического исследования невозможно. Но передают, что наблюдались и такие случаи, при которых не замечалось вообще ни падения, ни скольжения птицы вперед. При подоб-ных наблюдениях легко могут вкрасться ошибки. На больших расстояниях разницы в высоте или в перемещении легко могут остаться незамеченными. Если же мы признаем установленной правильность этого наблюдения, то возможно следующее объяснение.
Движение облаков и исследования при помощи воздушных шаров и змеев обнаружили, что в более высоких слоях атмосферы часто бывают совершенно другие течения, чем в нижних доступных нам слоях.
Теперь предположим, что в более высоком слое есть наклонно восходящее воздушное течение, которое лишь слегка отклоняется от горизонтального направления. На рис. 15 плоскостью ABCD представляется часть того воздушного слоя, в котором птица Н спокойно скользит.

Объяснение парения

Рис.15 Объяснение парения


Пусть Е обозначает то положение, в котором птица оказалась бы через секунду, если бы воздух был совершенно спокоен. Направление движения указано стрелкой F. Если воздух движется в прямо противоположном направлении с тою же скоростью, то ясно, что действительное положение птицы должно остаться неизменным.
Другой вопрос, который возникает при рассмотрении полета птицы, состоит в следующем:
каким образом возможно столь быстрое движение птицы вперед, если она не ударяет крыльями по воздуху в обратном направлении ? Если гребец хочет подвинуть свою лодку вперед, он ударяет веслом по воде назад.
Колесный пароход делает то же лопатками своего колеса, а утка или лебедь ногами. Если же мы станем наблюдать за птицей, которая достаточно медленно двигает крыльями, например за вороной или чайкой, то не заметим ни малейшего движения крыльями вперед или назад. Для объяснения поднятия птицы достаточно ударов крыльев вниз. Но как объяснить способ движения вперед?
Объяснение. Объяснение вытекает из того факта, что при опускании крыльев передняя часть крыла лежит глубже, чем задняя.
На рис. 16 а позиции 1 и 2 изображают поперечные разрезы летящих птиц в двух разных положениях.

Полет и удар крыльями

Рис. 16. Полет и удар крыльями


Контуры крыльев обведены пунктирными линиями, они обозначают задние края, а сплошные линии передние края. На рис. 16а на позиции 1 видна верхняя сторона крыльев, а на позиции 2 — нижняя сторона; позиция I — почти законченный удар крыльев вниз, который заставил тело подняться вверх, позиция 2 — почти законченное поднятие крыльев вверх, и тело, менее поддерживаемое, слегка опустилось. Рис. 16 б и в представляют положение птицы, рассматриваемое сбоку; на рис. 16 б видна верхняя сторона крыльев, а на рис. 16в — нижняя. На рис. 16 б позиция 1 и рис. 16в передний край крыльев лежит глубже нижнего края. Таким образом, когда поставленное крыло ударяет перпендикулярно вниз, то оказывается, что оно гонит воздух и вниз, и назад, и следовательно крыло, а с ним вместе и птица, подвигаются вперед. На рисунке нак-лонное положение крыльев, которое обусловливает это движение, для ясности значительно увеличено, а в действительности оно меньше.
Достаточно лишь самого небольшого наклона в положения крыльев, чтобы этим вызвать движение вперед. При этом даже не вся поверхность крыла находится в одинаковом наклонном положении. Здесь мы имеем, строго говоря, лишь изменение формы верхушки и заднего края крыла, В качестве опоры крыло имеет по краю плечевую кость и кость пальцев. Отсюда исходят маховые перья, которые главным образом образуют поддерживающую поверхность. Задний край крыла поэтому гораздо более гибок, чем передний. Он, следовательно, может сгибаться кверху, когда крыло с достаточной скоростью ударяет вниз по воздуху. Так как верхушка крыла обладает наибольшей скоростью по сравнению с остальными частями крыла, то прогибание заднего края крыла будет особенно сильным вблизи этой верхушки. Это видоизменение формы, отнюдь не захватывающее всего крыла, является, таким образом, причиной движения вперед. В существовании тяги вперед легко убедиться самому, подражая быстрым движениям полета с помощью куриного крыла, высушенного в распростертом виде. При этом заметно, что передний край крыла тянется вперед.
Это явление яснее видно на следующей модели крыла. Тонкий конец и середину бамбуковой палки длиной приблизительно в 2 метра (удочка) соединяют при помощи шнура, который натягивают настолько туго, чтобы тонкая часть палки заметно согнулась. Потом на полученную раму натягивают кусок шерстяной или льняной ткани. Если этим искусственным крылом ударять сильно по воздуху, сверху вниз, то задний край, который опирается только на шнур, сгибается кверху. Действие так сильно, что при большой скорости вообще не удается ударить прибором вертикально вниз, предполагая, что мы препятствуем вращению всего крыла, держа его достаточно крепко за ручку.
В заключение еще несколько слов о поднятии крыльев. Когда мышцы крыльев, которые тянули крыло вниз, ослаблены, то сопротивление воздуха, которое приходится на нижнюю поверхность крыльев, будет подымать крылья кверху, при этом тело птицы будет слегка понижаться. Хотя передний край крыла, который опирается на кости, может также подниматься вверх с помощью мышц крыла, Однако в действительности дело по-видимому заключается не в ак-тивном поднятии крыльев. Всего вероятнее, что взмахи крыльев происходят вполне пассивно.