Почему птицы машут крыльями?

Потому что летают. Ответ на первый взгляд очевиден. Но все же почему птицы машут крыльями, но не могут лететь как самолеты на неподвижно распростертых крыльях?

Давайте разберемся, каким образом самолет и птица подымаются в воздух. Итак, самолет крыльями не машет. Для того, чтобы поднять в воздух многотонную машину нужна огромная сила и эта сила у самолета… в крыльях. Крыло самолета спереди всегда толще, чем сзади, поэтому при движении вперед он рассекает воздух на две струи. Одна струя омывает крыло сверху, вторая — снизу. При таком разделении аэродинамических потоков давление воздуха над крылом всегда меньше, чем давление воздуха под крылом, а это значит, что нижняя струя «давит» на крыло и вытесняет самолет вверх.

Таким образом для полета самолету обязательно нужен встречный поток воздуха, который изначально возникает при разгоне машины по летной полосе. Именно по этой причине самолет без разгона взлететь не может (некоторые модели военных самолетов в расчет принимать не будем, они используют для взлета совершенно другой принцип). В небе самолет поддерживает свое движение за счет работы пропеллеров: прогоняя воздух, они создают реактивный поток, который одновременно движет самолет вперед и вместе с тем удерживает его на высоте. Если пропеллеры не работают, движения вперед нет, а это неизбежно грозит потерей высоты и падением самолета. При посадке интенсивность работы пропеллеров сначала уменьшается (самолет плавно снижается), а затем они начинают работать в так называемом реверсном режиме, то есть гонят воздух в обратном направлении (самолет тормозит на посадочной полосе).

А что же птицы? Как ни странно птицы используют для подъема в воздух тот же принцип. Их крылья имеют такую же форму, как и крылья самолета. Точнее, это самолеты люди спроектировали по принципу птичьего крыла. Птичье крыло так же рассекает воздух и так же подымает птицу за счет встречного потока. Вот только у птиц нет одной самолетной детали. У них нет пропеллера! А это значит, что первоначальный встречный реактивный поток воздуха птица создать не может — нет двигателя, нет движения вперед, нет высоты. Поэтому для подъема в воздух птицам приходится совершать взмахи крыльями. При взмахе крылом птица словно опирается на воздух и приподымается чуть вверх. Каждый взмах — словно «шаг» по невидимой воздушной лестнице.

Птицам с небольшой массой сравнительно легко поднять свое тело в высоту, крупным и тяжелым видам сделать это намного труднее. Именно поэтому большие птицы взлетают с некоторым трудом — разгоняются, бегут. Таким образом они создают именно ту начальную скорость, которая необходима для полета, а поднявшись в воздух, птицы энергично машут крыльями, чтобы не упасть. Для удержания в воздухе птицам нужна скорость: чем она выше, тем относительно меньше птица затрачивает усилий на подъем. Самый энергозатратный полет — это полет на месте. Таким полетом владеют только колибри, они могут зависать в одной точке, но при этом вынуждены махать крыльями с неимоверной скоростью.

Некоторые птицы могут планировать на неподвижных крыльях. Но с активным «самолетным» полетом планирование ничего общего не имеет. При планировании птица использует уже «готовый» поток воздуха, который несет ее сам. Откуда берется этот поток? Он возникает, когда воздух нагревается от земли или большой массы воды. Теплый воздух устремляется вверх — это и есть конвективный поток. Такие потоки бывают в горах и над океанами, поэтому парение свойственно горным и морским птицам (альбатросам, орлам, грифам).

А как же птицы садятся? Не так как самолет. Так как реактивной струи у них нет, то для торможения птица просто расправляет крылья поперек встречного воздушного потока. Этим она прерывает движение воздуха и тем самым сбрасывает высоту.