خانه اخبار پرندگان چگونه در ارتفاعات مختلف پرواز می کنند

پرندگان چگونه در ارتفاعات مختلف پرواز می کنند

5 ثانیه خوانده شده
0
0
2

پرندگان چگونه در ارتفاعات مختلف پرواز می کنند

پرواز پرندگان را در شکل ساده آن می توان همانند حرکت هواپیما در هوا دانست . بدین معنی که وقتی پرنده بال می زند ، نیروی مقاومت هوا به زیر بال فشار وارد کرده پرنده را به بالا می کشاند.

هنگام حرکت به جلو ، نیروی مقاومت هوا که در جلو و زیر بالها وجود دارد ، همراه با چرخش خاصی که پرنده به بالها می دهد ، هوا را با فشار به عقب می راند و در نتیجه پرنده به بالا و جلو حرکت می کند . اگر چه حالت ظاهری پرندگان دوکی شکل و در نتیجه نیروی مقاومت هوا در جلو پرنده بسیار کم است ، اما تفاوت هواپیما با پرنده در این است که در هواپیما بالها ثابت بوده تنها کناره های آن متحرک است ، ولی در پرندگان ، بالها به بالا و پایین و عقب حرکت می کنند ؛ یعنی نیروی حرکتی پرنده بال زدن آن است ( در اصطلاح فرهنگ لغات فارسی به بال زدن پرنده “دف” گویند {فرهنگ عمید}

بالها به خاطر وضعیت مقعر و سطح وسیعی که ناشی از وجود پرها است ، می توانند فشار هوا را در سطوح بالایی کاهش دهند ، ولی برعکس در سطوح زیرین حداکثر فشار را داشته باشند ، نتیجتا پرواز پرنده در اثر عوامل مکانیکی ناشی از رابطه متقابل پرها و فشار هوا حاصل می گردد.

جالب توجه این است که اگر جریانهای عمودی هوا به سمت بالا ، دارای حرکت و سرعت باشند ، کمک زیادی در بردن پرنده به مسیرهای طولانی ، بدون از دست دادن انرژی برای بال زدن ، می کند . این گونه جریانهای هوایی در محدوده گرمایی حاصل از تابش خورشید و اغلب بر روی دریا اتفاق می افتد و بعضی از پرندگان دریایی مانند مرغان طوفان یا آلباتروسها ، هنگام مهاجرت از این جریانهای هوایی حداکثر استفاده را می برند . به عبارت دیگر ، پرواز با شکوه و بی تقلای پرندگان دریایی، قوشها، عقابها و کرکس ها ناشی از کارآیی آیرودینامیکی پرندگان و پدیده های هواشناختی است.

این امر بدین صورت است که در آغاز پرنده با بال زدن شدید خود را تا ارتفاع حدود 30 متر بالا می برد . در این ارتفاع ، ضمن چرخیدن در دایره هایی به “بال باز روی” یا صفیدن ( صف به معنی گستردن هر دو بال و سکون بال به هنگام پریدن آمده است {فرهنگ معین} ) ادامه می دهد و در هر دایره به تناوب ، قسمت هایی از مسیر را بال می زند و قسمت های بزرگتری را بدون بال زدن “می سرد” .

ارتفاع حدود 120 الی 150 متری بدون هیچ بال زدنی چرخ زده ، با بالهای گشوده به ارتفاعات بالاتر اوج می گیرد . اگر باد بوزد مدارهای پرواز به صورت حلقه هایی در می آید که در جهت باد کشیده می شوند.

 

در نقطه اوج صعود ، یعنی در ارتفاع حدود 2000 تا 3000متری ، پرنده شیرجه‌ی طولانی را با بالهای نیم بسته آغاز می کند ( یا به اصطلاح شاخ می بندد ) . سپس بال هایش را کاملا باز می کند و در مسیر مارپیچ دیگری مجددا اوج می گیرد . به این ترتیب ، پرنده با اوج گرفتن و شیرجه رفتن متناوب ، مناطق وسیعی را تقریبا بدون صرف انرژی پرواز می کند.

پرواز با استفاده از بال ( دف ) را می توان به طور عینی همانگونه که قبلا ذکر شد مشاهده کرد . بال زدن نیرو تولید می کند و این نیرو پرنده را در هوا نگه داشته ، به جلو می راند . اما برای بیان نیروی نامرئی که بال باز روی ( صف ) پرنده را موجب می شود ، نمی توان به این راحتی از مشاهده استفاده کرد . به نظر می رسد که پرنده در ستونی از هوای گرم ، که در اثر تابش خورشید از زمین به بالا می خیزد ، اوج می گیرد . اما اغلب هنگامی که هوا در سطح زمین کاملا آرام است باز این پرندگان در آسمان دیده می شوند . معلوم شده که اوج گیری این پرندگان در حبابهای بزرگی از هوای شناور ، که در طول روز گرم شده و از زمین بالا آمده ، انجام می گیرد . نیرویی که چرخ زدن پرنده در داخل این حباب یا “پوسته گرمایی” تداوم می بخشد ، از گردش بسیار سازمان یافته هوا در پوسته زمین تامین می شود ، و پرواز منظم ( هندسی ) پرندگان ، خود دلیل بارزی بر وجود چنین جریانهایی است.

 

 

پوسته گرمایی متشکل از یک حلقه گردابی ( چنبره ای ) که جریان هوای سرد در مسیرهای بسته ای ( خط چینها) حول آن می چرخند ، شعاع دایره ای که پرنده اوج گیرنده در آن پرواز می کند ، طوری است که سرعت فرو افتادن آیرودینامیکی پرنده دقیقا برابر با سرعت جریان بالارونده در داخل پوسته است . پرنده در این موقعیت ترازمند ، در داخل پوسته با بالا صعود می کند

این تصویر ، پوسته را به صورت توده بسته ای از هوای چرخان نشان می دهد و در داخل این توده یک حلقه گردابی چنبره ای شکل از هوای گرم وجود دارد که پیوسته هوای سرد را از وسط چنبره به سوی بالا و از کناره های آن به سوی پایین پمپ می کند.
باید اضافه کرد که از مدتها پیش معلوم شده است که پرواز گشوده بال پرندگان در هوا مستلزم وجود یکی از این دو شرایط است : یا هوا باید سرعت افقی داشته با زمان یا مکان تغییر کند ، یا باید دارای سرعتی موضعی روبه بالا باشد . پرندگان بلند پرواز دریایی از قبیل آلباتروسها یا بعضی از کاکاییها ( مثلا کاکائی پشت سیاه) از شرط اول استفاده می کنند . این پرندگان ، با استفاده از لایه های برشی ممتد و پایای باد بر فراز اقیانوسها ، می توانند به راحتی و با اطمینان تمام گاهی تا هزاران کیلومتر را به صورت گشوده بال پرواز کنند . مکانیسم این پرواز از مدتها قبل به خوبی شناخته شده است . در واقع اصطحکاک باعث می شود که در سطح وسیعی از دریا ، اندکی بالاتر از آن ، از سرعت باد کاسته شود و به عبارت دیگر سرعت باد از سطح دریا تا ارتفاع 15 الی 30 متری بالای امواج ، به تدریج افزایش پیدا می کند . از همین شیب سرعت باد است که آلباتروسها انرژی لازم را برای پرواز می گیرند.

اوج‌گیری دینامیک متکی بر سرعتهای نایکنواخت بادهاست ، مثل لایه های برشی باد بر روی اقیانوس ها ، پرندگان دریایی در این لایه ها اوج می گیرند، شیب سرعت باد ( که با پیکان مشخص شده است ) به پرنده امکان می دهد که حتی هنگامی که در پرواز صعودی ، خلاف جهت باد سرعت زمین را از دست می دهد سرعت خود را نسبت به هوا و همچنین نیروی بالابرش را حفظ کند . اگر این شیب سرعت نبود پرنده در هر دور ارتفاع و انرژی پتانسیل را از دست می داد

پرنده در جهت باد می‌سرد و با تبدیل انرژی بالقوه ( پتانسیل ) به انرژی جنبشی ، نسبت به هوا و نسبت به زمین سرعت می گیرد . درست در بالای امواج به سوی باد بر می گردد و با افزایش ناگهانی زاویه بالهایش ( زاویه حمله ) شتاب اولیه را برای اوج گرفتن کسب می کند . هرچه بالاتر می رود ، با سرعتهای بیشتر باد مواجه می شود و از این طریق سرعت خود را نسبت به هوا حفظ می کند به این ترتیب ، پرنده می تواند بدون صرف انرژی داخلی تا ارتفاعی که قبلا از آن سریده بود بالا برود و ساعتها بدون بال زدن پرواز کند .

توصیف بسیاری از جزئیات مربوط به بال باز روی پرندگان ، از مشاهده فوق العاده دقیق و کاملی که هانکین شیمیدان انگلیسی ، بین سالهای 1910 و 1913 در هند به عمل آورد ، روشن شده است وفور کرکسهای هندی این امکان را برای هانکین فراهم کرد که بسیاری از خصوصیات اساسی پرواز گشوده بال را ضبط کند و وضعیت حرکت آنها را به پرندگان دیگر که پروازی مشابه دارند تعمیم بدهد . او متوجه شد که قابلیت هوا در تامین این نوع پرواز رابطه معینی با حضور آفتاب و شدت آن دارد . بعدها محققین دیگر نیز متوجه همین نکته شدند . با طلوع آفتاب ، انواع مختلف کرکسها دقیقا به ترتیب افزایش باربال ( بار بال برابر است با وزن پرنده تقسیم بر مساحت بال آن ) اوجگیری را آغاز می کنند . سبکترین کرکس ( کرکس سیاه ) با بار بال 5.5 کیلوگرم بر متر مربع ، از زمین بلند می شود . پرواز صبحگاهی چلچله ها در تابستان خیلی زودتر از زمستان آغاز می شود و ساعت شروع به طور منظم در طول سال تغییر می کند .

برخی پرندگان بزرگتر ، مانند نوعی لک لک Leptoptilos dubius با باربال 7 کیلوگرم بر متر مربع و درنای هندی Grus antigone فقط در تابستان ، آن هم برای چند ساعت در گرمترین ساعات روز ، می توانند بدون بال زدن پرواز کنند . واضح است که این پرواز متکی به تابش خورشید است . بر این اساس ، هانکین متوجه شد که بر خلاف نظریه ستون های بالا رونده هوای گرم از سطح زمین ، که مستلزم وزش باد در سطح زمین است ، بهترین موقع برای اوجگیری وقتی است که هوا در سطح زمین کاملا آرام باشد . به همین دلیل ، هانکین مشاهده کرد که بزرگترین کرکسها همیشه نه در نزدیکی های زمین بلکه در ارتفاعات پرواز گشوده بال ( صف ) را آغاز می کنند . در موارد متعدد نیز دیده شده که گروهی از کرکسها در ارتفاعات پایین تر ، و درست در ارتفاعات زیر آنها ، برای اینکه ارتفاع را نگه دارند ، ناچار بوده اند به طور پیوسته بال بزنند . هانکین از مشاهدات متنوع خود نتیجه می گیرد که پرواز گشوده بال پرندگان را نمی توان با ستون های بالا رونده هوا تبیین کرد . در واقع معلوم شده است که ساز و کار ( مکانیسم ) این پدیده بسیار پیچیده تر است.

در این رابطه هنگامی که نور خورشید به زمین می تابد انرژی جذب شده به گرما تبدیل می شود و دمای سطح زمین افزایش پیدا می کند . لایه هوای مجاور سطح زمین گرم می شود و چگالی آن نسبت به لایه بالاتر کمتر می شود . هنگامی که این لایه ، که معمولا همراه با بادهای معمولی روی سطح زمین و به آرامی حرکت می کند ، نرمتر و نمناک‌تر شده ، تعادل آن ناپایدار می شود . بالاخره نوعی کنش راه‌انداز ، مانند گرمای زیاد موضعی در قسمتی از لایه ، تعادل آنرا بر هم می زند و هوای گرم به داخل هوای سرد لایه بالاتر نفوذ می کند . با جریان بیشتر هوا از لایه گرم ، این برآمدگی نفوذی به سرعت بزرگ می شود و حباب بزرگی از هوای گرم را تشکیل می دهد . به محض آنکه لایه هوای گرم تمام شد ، هوای سرد جای آنرا می گیرد و حباب را تحت فشار منگنه‌ای قرار می دهد . در اثر این فشار ، حباب شروع به بالا رفتن می کند و همراه با باد مثل بادبادک آزاد شده به حرکت در می آید . در واقع در روزهای آفتابی ، سطح زمین به ته یک کتری آب جوشان شباهت دارد . بالا آمدن توده های هوای شناور درست مثل حبابهای بخار است که از نقاط مختلف کتری و دقیقا به همان دلایل بالا می آید . همچنان که حبابها بالا می روند ، در محلی که سرعت حبابها متفاوت می شود ( اینجا همان مرز بین توده شناور و هوای نسبتا آرام خارج ار آن است ) ، لایه ای خاص و برشی ایجاد می شود . این لایه هوای متلاطم از خودش واکنش نشان می دهد و سرانجام به صورت حلقه گردابی بزرگ در می آید.

 

Print Friendly, PDF & Email
بارگذاری نوشته های مرتبط بیشتر
مطالب بیشتر از این نویسنده محمدپور ماهونکی رضا
بارگذاری بیشتر در اخبار

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بررسی کنید

آشنایی با آمادگی جسمانی

آشنایی با آمادگی جسمانی مجموعه: ورزش عمومی   آمادگی جسمانی یعنی داشتن قلب، عروق خونی،…