Различаются несколько видов полета птиц: 1) планирующий, или скользящий, полет, когда птица летит с более или менее распростертыми крыльями, не двигая ими, или опускаясь вниз с высоты, сохраняя или увеличивая скорость за счет высоты, или сохраняя высоту и даже поднимаясь вверх, но теряя скорость; 2) парящий, или парусный, полет, когда птица летает, не двигая крыльями, сохраняя и высоту и скорость полета или даже увеличивая их за счет силы движения воздуха; 3) гребной или пропеллирующий полет (обычный вид полета), когда птица машет крыльями и тем осуществляет опору о воздух и поступательное движение. Этот последний вид полета имеет ряд разновидностей, из которых особого внимания заслуживает вибрационный или пульсирующий полет, когда птица с помощью чрезвычайно быстрых движений крыла или висит в воздухе, или двигается и притом может не только вертикально подниматься вверх, но даже двигаться назад.

Теория полета птиц в настоящее время разработана в связи с успехами воздухоплавания очень подробно. В общем летящая птица подчиняется законам движения пластинок в воздухе. Теория движения таких пластинок и многочисленные эксперименты установили следующее:
1. Если пластинка двигается в воздухе под некоторым углом α (угол атаки) к оси движения (рис. 487), то давление встречного воздуха на пластинку R будет направлено почти перпендикулярно к ней, разлагаясь на подъемную силу P и лобовое сопротивление Q. Подъемная сила и лобовое сопротивление возрастают прямо пропорционально площади пластинок и квадрату скорости движения.
Для получения больших скоростей выгоднее малый угол наклона пластинки, а при большой скорости увеличение угла α до известных пределов ведет к увеличению подъемной силы.
Центр давления (точка приложения давления на пластинку снизу, точка опоры о воздух) тем ближе передвигается к переднему краю пластинки, чем быстрее она двигается.
2. В продолговатых пластинках давление зависит от положения пластинки, а именно - пластинки, поставленные длинной своей стороной перпендикулярно направлению движения, получают большее давление снизу, а потому более выгодны для полета.
3. Вогнутые пластинки дают большую подъемную силу, чем плоские, причем:
а) направление равнодействующей наклонено вперед, вследствие чего такая пластинка сохраняет свою подъемную силу не только при горизонтальной, но даже при несколько наклонной вперед хорде;
б) если передняя сторона такой пластинки утолщена, то она нe только не увеличивает лобовое сопротивление, а, наоборот, оказывает благоприятное действие па подъемную силу и лобовое сопротивление (рис. 488), тогда как такое же утолщение задней стороны очень неблагоприятно;

в) лучшие изгибы кривизны дают 1/10-1/15 стрелы прогиба;
г) для устойчивости оказывается полезным отгиб задней части пластинки несколько вверх.
4. Устойчивость движущейся пластинки достигается:
а) расположением центра тяжести ниже плоскости опоры и тем, что точки приложения равнодействующей аэродинамических сил совпадают с центром тяжести;
б) наличностью позади главной несущей плоскости еще дополнительной плоскости так называемого стабилизатора.
В общем горизонтальный полет определенной скорости летящего объекта с крыльями (птицы или самолеты) определяется следующими формулами:
1) P = G = CypSV2
2) Q = F = CxpSV2,
где P - подъемная сила, G - вес, Q - лобовое сопротивление, F - сила тяги, р - плотность воздуха, S - площадь несущей поверхности, F- скорость движения, Cy и Cx коэффициенты пропорциональностей (подъемной силы и лобовых сопротивлений) и основном зависящие от качеств несущей поверхности (формы крыльев) и угла атаки.
Плоскость опоры о воздух у птиц представлена крыльями и хвостом. Крылья птиц удовлетворяют именно всем вышеуказанным требованиям; они вытянуты в направлении, перпендикулярном полету, представляют пластинки, выгнутые вверх с утолщенным передним краем и выпрямленной задней частью. Последняя эластична и может отгибаться вверх. Хвост выполняет роль стабилизатора.
Общая форма тела с острым клювом, маленькой головой и плотно прилегающим к телу оперением представляет наименьшее сопротивление воздуху.

Центр тяжести у птиц лежит значительно ниже плоскости опоры, что достигается высоким положением крыла и тем, что все тяжелые органы птицы - пищеварительные органы и грудные мускулы - находятся снизу, а легкие и воздушные мешки лежат выше. Такое положение центра тяжести придает летательному аппарату птицы большую устойчивость. Самая плоскость опоры о воздух, т. е. крылья и хвост, может по произволу легко уменьшаться, что достигается большим или меньшим расправлением крыльев и хвоста. Таким образом, птица может менять отношение площади крыльев к весу своего тела. Между тем, чем больше плоскость опоры о воздух, тем большее сопротивление испытывает падающая вертикально вниз горизонтальная плоскость. Если же такая плоскость двигается вперед, то она встречает сопротивление воздуха, которое увеличивается пропорционально квадратам скорости и прямо пропорционально плоскости сечения, проведенной под прямым углом к направлению движения.
Таким образом чем быстрее летит птица, тем легче ей держаться в воздухе. Ho так как летящей птице приходится преодолевать также сопротивление воздуха в направлении движения, то естественно, что птица при движении вперед постепенно теряет раз полученную скорость; вместе с уменьшением скорости будет уменьшаться сопротивление воздуха снизу, и птица принуждена будет опускаться. Чтобы не опускаться, птица должна вновь приобрести скорость, соответственно увеличив маханием крыльев силу тяги.
При движении плоскости играет большую роль тот угол, который она образует с осью движения, угол атаки. От величины этого угла, как мы видели, зависит сила, поднимающая птицу вверх, а также лобовое сопротивление.
Изменений этого угла достигается перемещением центра тяжести. При увеличении быстроты полета птица должна переносить центр тяжести все более вперед, чтобы центр опоры совпал с центром тяжести.
Скользящий, или планирующий, полет возможен только при негоризонтальном полете, именно когда он направлен косо книзу. Движущей силой в этом случае является сила тяжести птицы. Отношение площади крыльев к весу птицы обусловливает при определенной скорости и при определенном положении крыла по отношению к встречному течению воздуха (угол атаки) угол планирования, т. е. угол направления полета к горизонтальной плоскости. Чем больше площадь крыла, чем меньше вес птицы и чем быстрее полет, тем меньше может быть угол планирования.
Уменьшая площадь крыльев, птица может достигнуть большей скорости скольжения и может эту быстроту движения использовать для подъема вновь на известную высоту.
Управляют птицы своим скользящим полетом разными способами. Во-первых, птица легко может увеличивать и уменьшать площадь плоскости опоры о воздух, расправляя или складывая крылья п хвост; во-вторых, она может перемещать центр опоры о воздух но отношению к центру тяжести двояким образом: или, сохраняя положение центра тяжести, изменять положение центра опоры, сгибая крылья, распуская хвост и т. д., или переносить центр тяжести, вытягивая шею вперед или втягивая ее назад; последнее, впрочем, имеет значение лишь у птиц с длинной шеей. Это перемещение центра опоры в отношении центра тяжести может вести к изменению угла атаки крыла, т. е. угла плоскости крыла к встречному движению воздуха, а вместе с тем и к изменению угла планирования.
У птиц разной величины площадь крыльев изменяется пропорционально квадрату, а вес птицы изменяется пропорционально кубу.
Отсюда и из приведенных выше формул видно, что с увеличением птицы втрое площадь крыла увеличивается в 9 раз, а вес птицы увеличится в 27 раз. Следовательно, птица должна увеличить подъемную силу тоже в 27 раз. Так как несущая поверхность крыла при этом увеличится в, 9 раз, то для сохранения высоты необходимо увеличение скорости в √3 раз. При этом лобовое сопротивление увеличится тоже в 27 раз, и птица должна соответственно произвести большую работу, чтобы увеличить скорость в √3 раз.
Из этого следует, что птицы крупные тратят гораздо больше энергии, чем мелкие птицы. Этим, невидимому, кладется известный предел увеличению размеров птиц вообще. Вероятно, поэтому крупные птицы часто пользуются именно парящим, а не гребным полетом.
Птицы, быстро спускающиеся вниз, складывают свои крылья и распускают хвост; центр опоры о воздух передвигается значительно назад по сравнению с центром тяжести, и планирующая плоскость нагибается передней стороной вниз. Наоборот, когда птица хочет выравнять свой планирующий полет или подняться кверху, она распускает крылья и передвигает их вперед: центр опоры о воздух становится впереди центра тяжести, и у планирующей плоскости передняя сторона поднимается вверх; тот же эффект достигается опусканием хвоста вниз. Поворот вправо и влево достигается или сгибанием соответствующего крыла, или поворачиванием головы, пли вытягиванием в соответствующую сторону шеи, или поворотом распущенного хвоста в противоположную сторону.
Гребной, или пропеллирующий, полет. При этом типе сохраняются условия скользящего полета; к ним присоединяется еще поступательная сила - сила тяги, которая достигается взмахами крыльев. Чем больше скорость движения птицы, тем легче птице держаться в воздухе; поэтому понятно, что на получение именно начальной скорости птице приходится затрачивать больше всего энергии. Встречный ветер в этом отношении оказывает птице некоторую помощь, так как при определенной силе и определенном отношении площади крыльев к весу птицы ветер может поднять птицу вверх подобно воздушному змею. Поэтому все птицы при ветре поднимаются на крылья, становясь против ветра. В других случаях первоначальная скорость достигается разбегом или прыжками, после чего уже птица поднимается вверх. Или, наконец, птице приходится делать частые и сильные взмахи крыльями, чтобы получить начальную скорость. При этом крылья иногда ударяются концами одно о другое за спиной, производя у разных видов птиц характерный звук при подъеме. Затрата энергии при подъеме так велика, что птицы, которым приходится несколько раз кряду подниматься и спускаться, легко обессиливают. Есть птицы, которые вовсе не могут подняться с горизонтальной поверхности и начальную скорость, необходимую для полета, получают, падая вниз с высоких предметов, как, например, стрижи.
Для поднятия птицы на воздух необходимо, чтобы оба крыла могли захватить определенную по отношению к весу тела массу воздуха. Отсюда понятно, что птицы с небольшими короткими крыльями машут крыльями гораздо чаще, чем птицы с большими крыльями. Так, воробей при полете делает 13 взмахов в секунду, утка - 9, ворона - 3-4, аист - 2 и пеликан - 1 1/6.
На поднятие крыла птицы вообще затрачивают меньше времени, так что в среднем время, потребное на поднимание, относится ко времени опускания, как 2:3.
Как видно из прилагаемой моментальной фотографии (рис. 489), во время полета птица двигает крыло не только вниз, но и вперед.

При поднимании крыла сопротивление воздуха уменьшается тем, что крыло сверху выпукло, что при поднятии оно несколько согнуто в сгибе и направлено задней частью книзу, и, наконец, тем, что маховые, благодаря большей ширине внутренних опахал, расходятся, пропуская воздух.
Получив достаточную поступательную скорость полета, птица уже не нуждается в затрате большой энергии, ей необходимо лишь сохранить приобретенную скорость; так как сопротивление воздуха движущейся поверхности снизу возрастает, как мы видели пропорционально квадрату скорости движения, то птица при быстром полете при прочих равных условиях будет подниматься вверх. Отсюда быстро летящие птицы и реже машут крыльями и уменьшают поверхность плоскости опоры, складывая крылья и хвост. Так, галка, например, при подъеме делает около пяти взмахов в секунду, а разлетевшись - только три взмаха.
Многие мелкие пташки, сделав несколько быстрых взмахов крыльями и поднявшись на некоторую высоту, затем складывают крылья, летят несколько секунд без взмахов, немного опускаются при этом, затем вновь машут крыльями, поднимаясь на первоначальную высоту, вновь перестают махать и т. д. Здесь, благодаря незначительному весу и более благоприятному соотношению между весом и площадью крыльев, мелкие птицы при гребном полете, махая крыльями, очень быстро увеличивают подъемную силу.
Парящий полет птиц, или парение, изучено теперь очень хорошо благодаря разработанной теории летательных машин без двигательных аппаратов - планеров. Птица вовсе не двигает крыльями, а между тем не только сохраняет скорость, но может подниматься вверх. Такой полет мыслим в том случае, когда птица использует горизонтальные или, еще лучше, негоризонтальные воздушные течения или неоднородность воздушных течений в горизонтальном и вертикальном направлениях. Различные воздушные вихри, завихрения, пульсация воздуха (так называемая турбулентность воздуха) обусловлены разного рода причинами: например, неравномерным нагреванием разных частей земли, благодаря чему согретый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз; препятствиями, которые встречают на своем пути воздушные течения в виде гор, лесов, волн и т. п. Для использования воздушных течений необходимы некоторые условия. Во-первых, необходима известная абсолютная и относительная величина крыльев. Хорошо парящих птиц, которые могут парить даже при малейших, как будто бы незаметных движениях воздуха, мы находим именно среди крупных видов птиц с мощными крыльями. Таковы грифы Старого и Нового Света, жители преимущественно гор, где, как мы видим, турбулентность воздуха должна быть особенно сильна. Далее, хорошо парят орлы и другие крупные хищники, аисты, вороны, чайки, буревестники, пеликаны и многие другие. Все это или крупные птицы с мощными крыльями, или птицы мелкие и средней величины с очень длинными крыльями.
Во-вторых, необходимо некоторое определенное строение крыльев, именно: они должны быть достаточно длинны по сравнению с шириной, примем здесь мы встречаем два типа крыльев. Первый тип мы находим у материковых птиц: крылья относительно широки, и первостепенные маховые могут широко растопыриваться. У морских птиц - буревестников и чаек - крылья очень длинны, узки и остры. В обоих случаях птицы управляют своим полетом одинаково, каждую минуту меняя сообразно с потребностью величину поверхности крыльев: первые - путем большего или меньшего растопыривания маховых и распусканием хвоста, вторые - сгибанием крыла.
Интересно, что парение в большинстве случаев сопровождается кружением. При этом птица описывает большие или меньшие круги над одним и тем же местом, то поднимаясь, то опускаясь без малейшего движения крыльями.
При сильном ветре птица позволяет относить себя назад, держась в направлении, встречном ветру, постепенно поднимаясь и уменьшая быстроту движения. Достигнув наивысшей точки, птица круто повертывает назад и, постепенно опускаясь, приобретает значительную скорость, чтобы, описав дугу, стать опять против ветра и вновь подниматься в исходном месте.
Пульсирующий полет свойственен многим мелким птичкам: королькам, пеночкам, мухоловкам, но большой специализации он достигает у питающихся нектаром цветов птиц у нектарниц (Nectariniidae) Старого Света и в особенности у колибри (Trochilidae). Подлетев к цветку, колибри быстро махая крыльями, подобно бабочкам-бражникам, повисают в воздухе перед цветком, пока не высосут из цветка нектар. При этом они делают до 50 взмахов в секунду, так что движение крыльев заметить невозможно, а кажется, что птичка окружена туманным ореолом. Колибри при этом могут не только вертикально подниматься в воздух, но и единственные из птиц обладают способностью двигаться в воздухе задом.
С пульсирующим полетом сходен висячий, или трепещущий, полет, свойственный многим хищникам - пустельге, мохноногим канюкам, а также крачкам и некоторым другим птицам. Быстро махая крыльями, птицы повисают в воздухе над одним местом, высматривая добычу. Жаворонки тоже обладают способностью во время пенья висеть в воздухе.
Быстрота полета довольна различна у разных видов, как и у одной и той же особи, - в зависимости от условий полета. Для почтовых голубей установлена быстрота в 1000-1500 м в минуту.
Наиболее быстро летающей птицей считается стриж рода Chaetura - 2400 м в минуту; другие птицы имеют значительно меньшую быстроту полета, а именно: почтовые голуби - 1320 м (и до 1950 м) в минуту, скворцы - 1230 м, зимородок- 960 м, зяблик - 870, ворона - 840 м в минуту. В общем нужно заметить, что приведенные цифры дают среднюю нормальную скорость, тогда как временами скорость полета может быть значительно больше, например, у догоняющего добычу сокола или стремящейся избегнуть опасности вороны. Так, было установлено, что баклан, преследуемый аэропланом, пролетел 15 км со скоростью 105 км в час, тогда как средняя скорость его полета около 70 км в час.
В общем мелкие птицы развивают большую скорость полета, хотя каждый удар крыльев большой птицы дает в полете больший эффект. Так, среди отряда гусей чирок-свистунок весом 330 г летит со скоростью 1980 м в минуту, кряква весом 1250 г - со скоростью 1740 м в минуту, а серый гусь весом 3500 г со скоростью 1170 м в минуту.
Продолжительность полета без отдыха у птиц поразительна. Так, например, стрижи за исключением короткого отдыха ночью в длинные летние дни носятся в воздухе почти целые сутки. Некоторые кулики во время перелета пролетают пространство в 3000 км без отдыха.

Рассмотрим горизонтальный поток воздуха относительно наклонной поверхности крыла в том случае, когда его передняя кромка приподнята над задней. В этом смысле крыло действует как несущая плоскость. Поток воздуха над крылом встречает меньшее сопротивление и развивает большую скорость, чем под крылом (рис. 17.52). В результате давление воздуха над крылом уменьшается, а под крылом - увеличивается. Так возникает подъемная сила . Ее величина зависит от размеров и формы крыла, угла его наклона по отношению к длинной оси тела (угол атаки) и скорости полета. В воздухе на тело птицы действует еще одна сила, которая стремится отвести крыло назад в направлении воздушного потока; она называется лобовым , или аэродинамическим, сопротивлением . Механическая эффективность крыла зависит от его способности развивать большую подъемную силу при небольшом относительном росте лобового сопротивления.

Различают три основных типа полета: машущий, парящий (планирующий) и зависание.

Машущий полет

У таких птиц, как голубь, у которых крылья делают около двух взмахов в секунду, основная мощность развивается при опускании крыльев. Это происходит благодаря сокращению сильно развитых больших грудных мышц , которые одним концом прикреплены к плечевой кости, а другим - к килю грудины. При отрыве от земли крыло в начале маха опускается почти вертикально и его передняя кромка располагается ниже задней. Маховые перья 1-го порядка отклоняются вверх под давлением воздуха. Они плотно сомкнуты, чтобы обеспечить максимальное сопротивление воздуху, а значит, и максимальную подъемную силу. Затем по мере опускания крыло движется вперед и поворачивается таким образом, что его передняя кромка отклоняется вверх. В этом положении крыло создает силу, поднимающую корпус. Воздух, проходящий между маховыми перьями, стремится разделить их и отогнуть кверху (рис. 17.53).

Подъем крыла начинается тогда, когда крыло еще полностью не опущено. Внутренняя часть предплечья резко поднимается вверх и назад, и при этом передняя кромка крыла находится в наклонном положении над задней. Это делают малые грудные мышцы, прикрепленные к дорсальной поверхности плечевой кости и к грудине. При движении крыла вверх оно сгибается в запястье и кисть поворачивается таким образом, что маховые 1-го порядка резко отводятся назад и вверх до того момента, пока все крыло в какой-то мере не выпрямится над телом птицы. Во время этого движения маховые 1-го порядка разъединяются, так что воздух проходит между ними и его сопротивление уменьшается. Движением этих перьев назад в основном и создается мощный толчок, который птица использует для поступательного движения вперед. Еще до того момента, как маховые 1-го порядка поднимутся до высшей точки, снова начинают сокращаться большие грудные мышцы, опускающие крылья, и весь процесс повторяется.

При длительном машущем полете работа крыльев заметно видоизменяется и требует гораздо меньше энергии, чем при отрыве от земли. Взмахи при этом не такие сильные, крылья не соприкасаются за спиной, и нет движения вперед на заключительном этапе опускания крыльев. Крылья обычно выпрямлены, и махи вверх и вниз происходят в запястье (в сочленении костей предплечья и запястья). Активного отведения кисти вверх и назад не происходит - крыло поднимается пассивно в результате давления воздуха на его нижнюю поверхность.

По окончании полета птица приземляется, опуская и распластывая хвост, который одновременно служит тормозом и источником подъемной силы. После создания этой силы ноги опускаются, и птица прекращает движение. Хвост в полете служит также рулем, и устойчивость птицы обеспечивается нервным контролем при участии полукружных каналов. В них возникают импульсы, которые стимулируют вспомогательные мышцы, изменяющие форму и положение крыльев и соотношение между их взмахами.

Разные птицы летают с разными скоростями. Эти различия обусловлены формой крыльев и ее изменениями в полете, а также частотой взмахов. Рис. 17.54 позволяет сравнить крылья быстрых летунов (таких, как стрижи) и медленных (как воробьи).

17.9. Перечислите характерные особенности стрижа, позволяющие ему быстро летать.

Планирующий и парящий полет

При планировании крылья неподвижно распластаны под углом 90° относительно тела, и птица постепенно теряет высоту. Когда птица, планируя, опускается, на нее действует сила тяжести, которую можно разложить на две составляющие, одна из которых (тяга) направлена вперед по линии полета, а другая - вниз под прямым углом к первой (рис. 17.55). С увеличением скорости планирования эту вторую силу уравновешивает возрастающая подъемная сила, а тягу уравновешивает лобовое сопротивление, и с этого момента птица планирует с постоянной скоростью. Скорость и угол скольжения зависят от размеров, формы и угла атаки крыльев и от веса птицы.

Птицы, обитающие на суше, используют при планировании восходящие термальные потоки воздуха, которые возникают, когда горизонтальный поток, встретив преграду (например, гору), отклоняется вверх или когда теплый воздух вытесняется холодным и поднимается вверх; так происходит, например, над городами. Птицы, имеющие легкое тело и широкие крылья, такие как канюки и орлы, искусно используют термальные потоки и могут постепенно набирать высоту, делая небольшие круги. Планирование без потери высоты и даже с подъемом называется парением.

У морских птиц, например альбатросов, форма тела и крыльев иная, и они парят по-другому (рис. 17.56). У альбатроса большое тело и очень длинные узкие крылья, и он использует порывы ветра над волнами. За время скольжения против ветра вверх он поднимается на высоту около 7-10 метров. Затем он разворачивается по ветру и с большой скоростью на отогнутых назад крыльях спускается вниз. В конце скольжения вниз альбатрос описывает дугу, возвращаясь во встречный поток воздуха с крыльями, вынесенными несколько вперед. Такое положение крыльев и быстрое движение вперед относительно воздуха обеспечивают подъемную силу, необходимую для набора высоты перед очередным спуском. Альбатрос способен также парить, покрывая большие расстояния параллельно гребням волн; при этом он использует небольшие восходящие потоки воздуха от волн, подобно тому как сухопутные птицы используют потоки над горными склонами.

Зависающий полет

При зависании птица машет крыльями, но при этом остается на одном месте. Крылья совершают около 50 взмахов в секунду, и развиваемая ими тяга, направленная вверх, уравновешивает вес тела. Птицы, способные зависать, имеют очень сильно развитые летательные мышцы (1/3 от веса тела). Их крылья могут наклоняться почти под любым углом. Большая часть маховых перьев-1-го порядка (маховых 2-го порядка только шесть), и они используются для создания тяги.

Окончание в рот - это одна из безумно популярных предложений интимного характера, которая намеревает выдерживание обычных поз, её способны совершить индивидуалки с сайта

Полет птиц можно разделить на две основные категории: это парящий, или пассивный, полет и машущий, или активный, полет. При парении птица движется в воздухе продолжительное время, не делая взмахов крыльями и пользуясь восходящими воздушными потоками, которые образуются вследствие неравномерного нагрева поверхности земли солнцем. Скорость движения этих воздушных потоков определяет высоту полета птицы.

Если двигающийся вверх воздушный поток поднимается со скоростью, равной скорости падения птицы, то птица может парить на одном уровне; если же воздух поднимается со скоростью, превосходящей скорость падения птицы, то последняя поднимается вверх. Используя различия в скорости двух потоков воздуха, неравномерное действие ветра - его усиление и ослабление, перемены направления ветра, пульсации воздуха, - парящая птица может не только часами держаться в воздухе, не тратя особых усилий, но и подниматься и опускаться. Сухопутные парящие виды, например питающиеся падалью грифы и др., пользуются обычно лишь восходящими потоками воздуха. Морские же парящие формы - альбатросы, буревестники, питающиеся мелкими беспозвоночными и вынужденные часто опускаться к воде и подниматься,- используют обычно эффект действия ветра, различия в скорости воздушных потоков, пульсации воздуха и завихрения.

Для парящих птиц характерны крупные размеры, длинные крылья, длинные плечо и предплечье (большое развитие несущей поверхности второстепенных маховых, число которых у грифов достигает 19-20, а у альбатросов даже 37), довольно короткая кисть, относительно малые размеры сердца (так как пассивный полет не требует усиленной работы мускулатуры). Крыло бывает то широким (наземные виды), то узким (морские виды). Машущий полет сложнее и разнообразнее парящего. Стоит сравнить полет стрижа, полет медленно двигающей крыльями вороны, трепещущую в воздухе пустельгу и стремительно бросающегося на добычу сапсана, быстро летящую утку и тяжело хлопающего крыльями фазана, чтобы убедиться в справедливости этого замечания. Существуют различные и довольно противоречивые попытки классификации различных типов машущего полета, останавливаться на которых мы здесь не будем.

Птица обычно пользуется не одним типом полета, а комбинирует их в зависимости от обстоятельств. При этом надо иметь в виду и то, что летательные движения состоят из последовательно сменяющих одна другую фаз. За взмахами крыльев следуют фазы, когда крыло не производит гребных движений: это скользящий полет, или парение. Таким полетом, пользуются преимущественно птицы средних и крупных размеров, с достаточным весом. Мелкие же птицы обычно все время энергично работают крыльями или временами могут складывать крылья, прижимая их к туловищу. Последнее особенно характерно для вьюрковых птиц. Ускорение в полете достигается птицей путем увеличения весовой нагрузки несущей поверхности, для чего необходимо несколько сложить крылья. Медленно летящая птица имеет полностью развернутый хвост и распростертые крылья. По мере ускорения движения она несколько складывает маховые перья, причем у всех хорошо летающих птиц они образуют сплошную поверхность (у сокола, чайки, стрижа, ласточки и т. д.).

Большое значение для скорости движения птиц имеет ветер . Вообще говоря, для полета благоприятен попутный или несколько боковой ветер, но для взлета и посадки благоприятен встречный ветер. Попутный ветер при полете способствует увеличению скорости полета птицы. Увеличение это довольно значительно: например, по наблюдениям над пеликанами в Калифорнии установлено, что увеличение скорости движения воздуха от фактического безветрия до 90 км/час способствовало изменению скорости полета пеликанов с 25 до 40 км/час. Однако сильный попутный ветер требует от птицы больших усилий для сохранения возможности активного управления полетом.

Продолжительность и быстрота полета птиц очень велики, хотя обычно в этом отношении распространены преувеличенные представления. Самое явление перелетов показывает, что птицы могут совершать длительные передвижения. Европейские ласточки, например, зимуют в тропической Африке, а некоторые кулики, гнездящиеся в Северо-Восточной Сибири, улетают на зиму в Новую Зеландию и в Австралию. Скорость и высота полета птиц значительны, хотя уже давно превзойдены современными летательными машинами. Однако машущее крыло птицы дает ей много преимуществ, в первую очередь в маневренности, по сравнению с современными самолетами.

Современные технические средства (наблюдения с самолетов, скоростная съемка, радары и т. д.) позволили точнее определить скорости полета птиц. Выяснилось, что при перелетах птицы в среднем используют большие скорости, чем при перемещениях вне сезона миграций. Грачи на перелетах перемещаются со скоростью 65 км/час. Средняя же скорость их полета вне времени миграций - в гнездовой период и на зимовке - составляет примерно 48 км/час. Скворцы на миграциях летят со скоростью 70-80 км/час, в другое время 45-48 км/час. По наблюдениям с самолетов установлено, что средняя скорость перемещения птиц при перелетах колеблется между 50 и 90 км/час. Так, серые журавли, серебристые чайки, большие морские чайки летят со скоростью 50 км/час, зяблики, чижи - 55 км/час, ласточки-касатки - 55-60 км/час, дикие гуси (разные виды) - 70-90 км/час, свиязи - 75-85 км/час, кулики (разные виды) - в среднем около 90 км/час. Наибольшая скорость отмечена у черного стрижа - 110-150 км/час. Эти цифры относятся к весенним перелетам, проходящим наиболее напряженно и, вероятно, отражающим наибольшие скорости полета птиц. Осенние миграции протекают значительно медленнее, например скорости полета аистов на осенних миграциях составляют едва ли половину скорости их весеннего движения.

Вопрос о высоте полета птиц долгое время оставался неясным. Старое представление о том, что передвижение птиц проходит, как правило, на больших высотах (500-1600 м над уровнем моря), вызывало сомнения. Однако астрономические наблюдения показали, что, по всей вероятности, максимальная высота полета птиц достигает 2000 и даже 3000 м. В какой-то степени это получило подтверждение при использовании радаров. Выяснилось, что перелеты весной протекают на больших высотах, чем осенью, что птицы ночью летят на больших высотах, чем днем. Воробьиные птицы, например зяблики, летят на высотах несколько меньших, чем 1500 м; более крупные воробьиные, например дрозды,- на высоте 2000-2500 м. Кулики летят на высоте около 1500 м. Хотя полет является основным и наиболее характерным способом передвижения птиц, им свойственны и другие весьма разнообразные способы движения.

Общеизвестные подразделения птиц на водных, наземных, древесных указывают на известные различия этих групп и в отношении движения.

И значительные изменения в скелетной системе привели к тому, что большинство птиц получили способность летать и овладели воздушной стихией. Вот важнейшие изменения:

Форма тела стала обтекаемой;

Вес тела уменьшился благодаря большому количеству губчатых костей и внутренних воздушных полостей;

Прочный плечевой пояс служит опорой для крыльев;

Широкая грудина обеспечивает большую поверхность для прикрепления мышц;

Сросшиеся кости позвоночника и тазового пояса стали основной опорной структурой скелета;

Кости передних конечностей частично слились, увеличив маховую поверхность крыла;

Маховые перья значительно увеличили эффективность работы крыла;

Работа мышц отлично скоординирована;

Хорошая система кровообращения, сильное сердце и высокая температура увеличивают эффективность сокращения мышц.

Вогнутая снизу поверхность крыла препятствует движению воздуха под ним и создаёт пониженное давление над крылом. За счёт этого возникает подъёмная сила, тянущая птицу вверх. Эффективность работы крыла зависит от соотношения между подъемной силой и лобовым сопротивлением, действующем на крыло при движении вперед.

Во время машущего полёта работают сильные грудные мышцы. При опускании крыла перья сомкнуты, птица как бы отталкивается от воздуха вверх. При движении крыла вверх передние маховые перья резко отводятся назад и вверх. С одной стороны, это уменьшает сопротивление воздуха при подъёме крыла; с другой – создаёт дополнительный импульс, толкающий птицу вперёд. Хвост при этом является рулём, а при заходе на посадку – ещё и тормозом. При длительном машущем полёте затраты энергии не столь велики, как при подъёме с земли. Взмахи при этом не такие сильные, крылья выпрямлены.

При планировании крылья не движутся; они расположены к телу под прямым углом. Под действием силы тяжести тело постепенно теряет высоту; угол планирования зависит от скорости птицы, её массы, расположения и формы крыла. Выбирая восходящие потоки воздуха, птицы с широкими крыльями способны даже постепенно набирать высоту. А вот у морских птиц крылья узкие; они парят над морем, используя порывы ветра, и то поднимаются над волнами на 7–10 м, то с большой скоростью спускаются вниз.

Наконец, некоторые птицы с развитой мускулатурой могут зависать в воздухе. Крылья совершают при этом около 50 взмахов в секунду.

Наиболее быстро летают стрижи . Скорость полета иглохвостых стрижей достигает 300 км/ч.

Некоторые птицы хорошо плавают, действуя задними лапами как плавниками (а у приспособившихся к плаванию пингвинов в ласты превратились крылья). Ряд птиц умеют лазать по деревьям. Многие птицы хорошо перемещаются по земле, переступая с одной лапы на другую или прыгая на двух ногах, а для некоторых групп птиц (страусы , киви) ходьба и бег – единственный способ передвижения.

Некоторые млекопитающие (например, белки-летяги) имеют между лапами перепонки, что позволяет им планировать в воздухе на большие расстояния, спускаясь с деревьев. Однако истинным (машущим) полетом владеют только рукокрылые . Каждое крыло летучей мыши представляет собой тонкую кожаную перепонку, натянутую между передней и задней конечностями и боковой поверхностью тела. Движения крыльев летучих мышей сходны с движениями крыльев птиц.

Многие млекопитающие неплохо плавают. У некоторых из них (выдры , ондатры и др.) имеются перепонки между пальцами, конечности других (тюлени , сирены) превратились в ласты. Наиболее приспособленными к водной стихии являются киты . Обтекаемое веретеновидное тело, хвостовой плавник, отсутствие волосяного покрова позволяют китам уверенно чувствовать себя в морских просторах.

Некоторые животные и человек освоили передвижение на двух ногах. При этом, когда они стоят, вес тела распределён между двумя конечностями. При ходьбе одна из ног под действием икроножной мышцы сгибается, отрывается от земли и перемещается вперёд, другая в это время служит опорой. Когда первая нога достигает земли, начинает подниматься вторая нога. При беге обе ноги некоторое время оказываются в воздухе. Более мощные толчки увеличивают шаг.

Очень любопытно наблюдать за полетом птицы. Особенно интересно, когда вы стоите на корме движущегося судна, а в это время за ним вслед летят чайки. Некоторые из них быстро машут крыльями, а некоторые спокойно и грациозно маневрируют в воздушных потоках. Что позволяет им проделывать такие невероятные для человека трюки? Давайте попробуем разобраться.

Принцип полета птицы

Как летает птица? Прежде всего, необходимо понимать, что существует два способа птичьего полета - машущий и планирующий. О каждом по порядку:

Планирующий способ полета

Для осознания принципов работы крыла птицы придется вспомнить школьный курс аэродинамики. Основные постулаты этой науки гласят: для образования подъемной силы под крылом летательного средства необходима существенная разница между давлением воздуха над крылом и под крылом. Чем плотнее воздух под крылом, тем быстрее и выше самолет поднимается в небо.

Почему мы ведем речь о самолете? Дело в том, что человек часто конструирует свои изобретения, отталкиваясь от окружающего мира. Пример с самолетом прекрасно отражает принцип работы крыльев птицы. Такой полет называют планирующим: птица просто зависает в воздухе, используя силу ветра для движения в нужном направлении. Для подъема вверх задняя поверхность крыла опускается к земле, а для снижения, напротив, приподнимается. Может быть, вы замечали, что чайки в момент скоростного падения складывают крылья.

Машущий способ полета

Этот способ птичьего полета наука пытается разгадать и по сей день. Известно, что энергетическая эффективность полета птицы в десять раз превышает эффективность любого самолета. Как такое возможно?

На первый взгляд, очевидно, - машущие движения крыльями при должном их положении должны двигать птицу вперед. Однако ученые заметили важную деталь. С точки зрения физики, угол поворота крыла птицы должен постоянно меняться для достижения прямолинейного полета по горизонтали - иными словами, только вперед. В противном случае мы будем наблюдать либо движение птицы к земле по дуге (параболической траектории), либо такое же движение наверх. Однако это никоим образом не описывает реальный полет обычной птицы! И угол поворота ее крыла не меняется.

Долгое время данная проблема не могла найти разрешения, пока не появилась одна любопытная теория.

Как утверждают создатели теории, которая, может стать разгадкой сбалансированного полета птицы, дело в физиологической особенности крыла. Крыло и перья птицы очень гибки на краях. При активном машущем движении окончания пера движутся в противоложную сторону от основного движения. Например, при движении крыла вниз окончания его перьев движутся наверх. Аэродинамические свойства крыла естественным образом меняются, что и приводит к равномерному движению вперед по горизонтали. Гибкое строение крыльев и перьев позволяет птахе беспрепятственно лететь вперед без падения вниз или подъема наверх.

Почему самолет не летает, как птица?

На сегодняшний день, наука, осознав особенности строения пернатых, пока не способна воспроизвести подобное. Еще не созданы такие двигатели и материалы, которые бы обеспечили равномерный полет машущим методом. Признаться, это и не нужно. Нынешние самолеты весьма успешно справляются с полетами на реактивной тяге.

Однако исследования ученых в этом направлении не прекращаются. Как мы уже отмечали выше, эффективность полета птицы превосходит тот же показатель технического средства во много раз. Значит, изучая принципы полета птицы, можно попробовать уменьшить затраты энергии самолета и увеличить его грузоподъемность, дальность перелета и другие показатели.

Тем, кому интересно узнать больше об особенностях птичьего полета, советуем ознакомиться .