Полет птиц и насекомых без формул. Часть I. Описание

И. Ю. Степанов

Книга «Полет птиц и насекомых без формул» – это единственная книга, посвященная теме полета птиц и насекомых, в которой вы не найдете ни одной формулы, ни одного математического уравнения. Книга предназначена для широкого круга читателей и будет полезна также программистам, пишущим компьютерные программы полета птиц и насекомых. I часть – описание, II часть – наглядное приложение.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Крыло птицы имеет очень интересную и я бы сказал, оригинальную конструкцию. Интересную, потому что в птичьем крыле, как и у человека, есть плечо, локоть, кисть и даже пальцы. Плечо имеет одну кость, локоть состоит из двух костей, локтевой и лучевой, в кисти находится еще больше косточек. На этих костях крепятся мышцы и кожа. В коже кисти и локтя (мышцы там, практически, незначительные) находятся маховые перья, которые своим очином упираются в локтевую кость.

Оригинальность конструкции птичьего крыла, во-первых, в том, что маховые перья упираются в локтевую кость!

Во-вторых, в том, что в локте нет мышц, которые могли бы удерживать перья вместе с телом крыла в горизонтальном положении.

Если бы кость опиралась на маховые перья птицы или имелись крепкие мышцы, удерживающие перья в любом положении, то тогда смело можно говорить о том, что птица в полете опирается на перья. Но в реальности опереться птица может только на незначительную часть очина пера, да и то эта опора весьма условна, так как при движении крыла вниз площадь опахала пера будет выворачивать кожу локтя, причиняя птице боль.

Внятного объяснения возможности полета «устройства» под названием птица, я до сих пор нигде не нашел. Да, и невнятного объяснения тоже нет, так как авторы, берущиеся объяснять полет птиц, данного вопроса вообще не касаются.

Они быстренько переходят к проекционной площади всего крыла, углам атаки, подъемной силе, силе тяги крыла, траектории движения крыла, и т.д., т.е. переходят к близким и понятным им математическим терминам, оперируя при этом множеством формул. Но формулы не объясняют самого главного вопроса, из-за непонимания которого даже погибали люди. Каким образом маховые перья, которые, в общем — то, находятся за телом птичьего крыла, создают опору птице во время полета?

…И птицы, и насекомые, вполне успешно летают в замкнутых пространствах, где всякое движение воздуха, практически, отсутствует. В этом случае не происходит обтекание или перетекание крыла «движущимся» воздухом, так как крыло птицы или насекомого само врезается в слой стоячего воздуха, разрывая и раздвигая его.

Разряжение (т.е. пониженное давление по существующей теории создания подъемной силы крыла) в этом случае будет с той стороны крыла, на которой будет больше шероховатостей и разных неровностей, уносящих с собой частицы воздуха, и препятствующие плавному и быстрому перемещению крыла в стоячем воздухе. При этом гладкая и скользкая поверхность крыла никак не изменит слой воздуха (не сожмет его и не растянет), поэтому давление воздуха на ней, то есть на гладкой стороне, не изменится.

Но, как мы знаем, наиболее гладкой и скользкой поверхностью является верхняя поверхность птичьего крыла, ибо нижняя часть опахала пера, а, значит, и нижняя часть всего крыла, более «шершавая». Таким образом, некоторое разряжение воздуха возможно лишь под крылом, и во время птичьего полета видно, что концы второстепенных маховых перьев загибаются вниз даже при снижении птицы…

Все известные объяснения машущего полета напрямую связаны, так сказать, с «уникальными» мышцами насекомых и птиц (дескать, они сильнее, чем у человека). Но «Общая зоология» говорит о том, что мышцы у всех организмов, по сути, почти одинаковые, только имеют различный частотный предел сокращения, после которого наступает усталость мышц. При продолжительной работе, мышечные волокна становятся невосприимчивыми к раздражителю, и после нескольких секунд работы, как бы замирают в сжатом состоянии. Однако, частота биения крыльев многих насекомых находится значительно выше этого предела.

Так, при традиционном объяснении длительных перелетов насекомых и птиц происходит некоторый конфуз. С одной стороны мышцы насекомого не должны сокращаться с такой высокой частотой, а с другой стороны крылья все-таки машут. В дополнение к этому, логика подсказывает, что перелеты птиц и насекомых на большие расстояния не могут происходить без автоматического махания крыльями, при котором происходит лишь пассивное движение мышц…

На все предметы, находящиеся в воздухе или в воде, постоянно действует сила земного тяготения. Для того, чтобы тело могло удерживаться в воздухе или в воде необходимо, чтобы на это тело действовала другая сила, как минимум, постоянно уравновешивающая силу земного тяготения. Но в различных источниках приходится читать, что в некоторых положениях птичьего крыла возможна даже «отрицательная» подъемная сила.

Движение и плотность среды помогают животным вполне успешно перемещаться в воздухе или в воде, но неправильное указание площади опоры, на которую опираются во время полета насекомые и птицы, и непонимание работы их движителей, создающих тягу постоянно и бесперебойно, делают пока невозможным создание искусственного машущего полета…

В описании полета семян растений, насекомых, рукокрылых и птиц, я старался придерживаться того, чего нет в других источниках, или, на мой взгляд, недостаточно освещено.

Например, движение рыб с помощью хвоста и изгибов тела происходит во время их движения. Но начальный, резкий рывок, дающий возможность максимально использовать хвостовой плавник, рыба (кроме акул) осуществляет несколько, по-другому…

Во многих источниках достаточно полно описаны силы, действующие на проекционную площадь крыла, поэтому я не стал повторяться, а больше внимания уделил тому, о чем в них не говорят.

Во-первых, конечно, это перья птиц, без которых летающая птица вообще не летает. По моему мнению, совершенно недостаточно уделено внимания перьям птиц, хотя и приводятся их довольно-таки подробные описания.

Во-вторых, опахала маховых и кроющих перьев во время полета расширены и расположены у птиц слоями и рядами внахлест. Каждый ряд перьев непосредственно участвует в создании сил, движущих птицу, поэтому реальная суммарная площадь крыла значительно больше её проекционной величины.

В-третьих, самопроизвольные или автоматические взмахи крыльями, как у насекомых, так и у птиц, дающие им колоссальную экономию энергии и сил.

Этот вопрос объясняют только с позиции активного участия мышц животного, даже не предполагая, что возможны взмахи крыльев при пассивных движениях грудных мышц.

В-четвертых, свойства слоев воздуха, позволяющие летающим животным продолжительное время находиться в воздухе, тоже недостаточно освещены…

Математические формулы хороши для расчетов деталей и изготовления конструкций, но для объяснения полета они неуместны, поэтому во всей книге, предлагаемой мной, вы не найдете ни одной формулы, ни одного уравнения. К тому же всего этого достаточно в других источниках. Но отсутствие формул я старался восполнить наличием множества фотографий и рисунков…

Принцип полета у всех организмов один и тот же, и только некоторые характерные особенности ставят их на разные ступени совершенства, поэтому я начал с описания полета семян растений, затем насекомых (мухи, жуки, бабочки, стрекозы), рыб, рукокрылых и закончил описанием полета птиц, (Полет птиц описан в следующей книге).