为何大雁一字或人字形飞行,且不断变化角度?科学家猜想是真是假
或许你已经知道,大雁是冬候鸟,每到秋冬季节,就会从它们的老家西伯利亚一带,成群结队、浩浩荡荡地前往我国南方过冬,不得不说的是,在长途旅行中,雁群的队形组织得颇为严密,它们时常排成人字形或一字形,令人们不禁好奇,大雁南迁时,为何要排成一字形和人字形?
你知道吗?人们普遍称这种现象为雁阵,虽说大雁的飞行速度很快,每小时可飞行69-90公里,同时我们也需知道,大雁这场意义不凡的旅行所需时间大约长达一两个月,可以说,大雁南迁时之所以排成一字形和人字形,主要是为了节省体力,大雁加速飞行时,它们的队伍会排成人字形,此时,飞在前面的头雁的翅膀在空中划过时,就会在其身后形成一个低气压区,这样一来,紧跟其后的大雁在飞行时,就能很好地利用该低气压区减少空气的阻力,从而节省体力,由于头雁没有这股微弱的上升气流可以利用,因此很容易疲劳,所以在长途的迁徙过程中,雁群需要不断地更换头雁,经常变换队形,才可顺利的南迁过冬。
你知道吗?大雁相较于一般的鸟类来说,飞得更高也飞得更远,此外大雁还是世界上为数不多的可以飞跃整个喜马拉雅山脉的鸟类,综合来看,大雁飞行时,排成人字形或一字形主要有以下几种原因,其一是,一般来说靠前的大雁,相对来说更有力量、更有经验,又因头雁扇动翅膀的作用,带动了气流,所以大雁飞行是会排成人字形或一字形,这是因为它们在较长的一段时间中都在飞行,单靠一只雁的力量显然是不够的,因此雁群之间必须互相帮助,另一种原因是,遇到天敌时可以迅速散开,不至于相碰撞。
值得注意的是,后方稍偏一些的大雁也可利用这股上升气流在空中滑翔,从这一点来看,就连长途跋涉的小雁也不会轻易掉队。事实上很早以前,人类就已经观察到,大型鸟类通常会选择人字形或者是一字形的线形阵,小型鸟类往往会聚成一团,其实人类对大型鸟类编队飞行奥秘的科学探索,还可追溯到二十世纪初,也就是莱特兄弟刚刚开启航空时代的岁月。
1914年,当德国的空气动力学家卡尔魏斯伯格经过简单的计算后,首次提出大雁飞出人字形可节省能量这一假说,他认为,大雁翅膀的扇动会引发尾流的涡旋,而涡旋的外侧恰好是向上的气流,倘若相邻的大雁刚好处于上升气漩里,这意味着它们的飞行过程中就能在很大程度上省力,虽说这则假说从诞生那天起,就受到了鸟类学家们的欢迎,但是人类真正对它定量计算却是在几十年以后。
直到1970年,里萨满和斯科伦伯格利用日臻成熟的空气动力学理论后,才给出了以下结论,他们发现,与单个大雁相比,一个由25只大雁组成的人字形编队可以多飞71?航程,此外,他们还指出,最佳的人字形夹角为120度。令人意外的是,这一激动人心的研究结果,如今在成功学与领导学教材上,人们总能看到以上结论的身影,它们被用来说明领导的伟大以及团队工作效率等问题。在研究实地观测数据中,人字形夹角的度数时,他们表明,假设空气动力学优势是大雁们选择人字形或是一字形的唯一理由,那么大雁在大多数时间都应该保证人字形的夹角,处于最佳或某一个固定的数字附近,同时还需避免飞成一字形,因为该过程中,对称的尾迹里,一边的上升气流会被浪费。
然而,现实竟无情的击垮了上述假设,这是因为雷达和光学跟踪研究发现,大型鸟类飞行的人字形夹角在24度到122度范围内诡谲多变,并且会在飞行中大幅度变换角度,最令人费解的是,仅在20?飞行时间里,大雁们会选择人字形,大多数时间里,一字长蛇阵更受大雁们的欢迎。
不少人称大雁们是一群天空中的舞者,很少有人知道,它们的眼睛处于头的两侧,这说明它们可以有效地观测到周围128度角范围内的变化,会使整个天空的视野处于它们的监控范围内,从而使得雁群足以观测掌握周遭的环境,在遇到危险之际也能提前预知,未雨绸缪一番,毕竟无论如何更换编队的方式,队伍中的任何一只大雁都能看到整个编队,从而更有效地跟随进行队伍调整,以免自己落单,这种观点目前也被大多数人赞同,总的来说至少到目前为止,大雁的编队飞行是否能够节省体力上,还缺少足够的科学依据。
文章来源:《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2020/0809/565.html
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