Наблюдая за охотой пустельги (малого сокола), у многих возникает ощущение, что птица способна обходить законы физики. Оказавшись над открытым полем, она внезапно замирает на высоте 10–20 метров, словно прикованная к невидимой точке в пространстве, несмотря на сильные порывы ветра.
За этим зрелищным явлением, которое орнитологи называют трепещущим полётом или «ветровым зависанием» (wind-hovering), скрывается чрезвычайно сложная биомеханика и аэродинамический расчёт, который в настоящее время пытаются воспроизвести инженеры в области беспилотной авиации.
С точки зрения классической физики, для удержания объекта в неподвижном состоянии относительно земли суммарная векторная сила должна равняться нулю. Пустельга достигает этого благодаря филигранной работе с воздушными потоками:
При достаточном ветре птица почти не тратит энергию на взмахи, действуя по принципу воздушного змея и изменяя лишь угол атаки крыльев. В полный штиль пустельге приходит в себя до 5–8 интенсивных взмахов в секунду.
Самым поразительным элементом этого полёта является абсолютная неподвижность головы. Даже когда тело, хвост и крылья птицы совершают амплитудные колебания из-за турбулентности и порывов ветра, её голова остаётся идеально неподвижной в одной точке.
Такая стабилизация жизненно необходима для успешной охоты. Глаза пустельги способны воспринимать ультрафиолетовое излучение (это позволяет видеть отблески следов мелких грызунов в траве). Чтобы выследить добычу с высоты, изображение не должно дрожать.
Этот эффект достигается благодаря шейному отделу, который имеет большое количество гибких позвонков и сложную систему мышц с мгновенной обратной связью. Шея работает как высокоточный многоосевой гиростабилизатор.
Во время парения пустельга непрерывно изменяет форму тела (процесс, известный как Wing Morphing). Хвост птицы раскрывается широким веером, выполняя роль дополнительного руля высоты, а перья на кончиках крыльев корректируют угол атаки за миллисекунды.
Чувствительные рецепторы на коже и перьях фиксируют малейшие изменения давления воздуха, передавая сигналы в нервную систему значительно быстрее, чем это делают современные электронные датчики. Исследования биомеханики пустельги уже легли в основу разработки адаптивных крыльев для макро-БПЛА, которые смогут сохранять стабильность полёта в штормовых условиях в городской или горной местности.
Видео: Paul Dinning / YouTube
Больше новостей читайте на GreenPost.