会飞的蜘蛛与搭顺风车的鸟儿

会飞的蜘蛛与搭顺风车的鸟儿

大气中有些有趣而又神秘的现象都与上面说到的性质有关。下面举几个例子来说明这一点。

著名的机枪设计师海勒姆·马克沁在航空领域也享有盛誉(下文我们还会谈到他),他曾举过这样一个例子[15]

“有一次,我看见几只小蜘蛛拉着蛛丝从天而降。这让我觉得非常有趣:在我看来,它们似乎是把网子固定在了高处的某个地方,且是特意织了这张网子,好让自己能降到地上。可是,它们结网的支撑物在哪儿呢?天空晴朗无云,我完全想不出要怎么解释这种现象。

后来我在书上读到,有一种蜘蛛能借助风的力量飞行。它爬到高高的树上,在伸出的树枝或叶片上安家,然后等着自己被上升流带走。尽管这种蜘蛛很小,只有大头针的圆头那么大,但它的体内有200个左右的蛛网结,它的蛛网也是由数目相当的极细的蛛丝组成。每根蛛丝向着不同方向独立展开,最终在四面八方交织起来,形成一张几乎看不见的纤细蛛网,形状就像个直径约1厘米、长度约60厘米的圆柱体。

蛛网几乎没有重量,当上升流出现时便会被往上吹动,而蜘蛛一感受到足够的上升力,就会离开自己的住宅,开始在空中遨游起来。”

必须指出,像蚊子、苍蝇、蜻蜓和某些蝴蝶之类的昆虫,只要有一点点风的垂直拉力,就能在空中进行滑翔。为此只需风的垂直合力达到0.1~0.5m/s就行了。同理,蜘蛛也能借助热空气的气流,扬着蛛网的“帆”实现空中飞行,这也就毫不奇怪了。

其实,动物界中还有更擅长利用这种“空气电梯”的能手,那就是鸟类——这还不是小鸟儿,而是靠滑翔来飞行的大鸟,也就是飞行时双翼展开、保持不动的鸟类。我们知道,这样的鸟主要生活在山区或海边,那儿的风有着最为复杂的表现形式。如:鸢、鹰、秃鹫、海鸥和信天翁等便是如此。以下事实生动地表明,这些鸟对大气中的上升流究竟有着何等敏锐的感受力。

凡是海员都很清楚,有些大型海鸟经常在船的边上飞行,往往连着几小时乃至几天跟着船行动。此外人们还注意到,这些鸟儿跟着轮船开路时花费的气力特别小,几乎都不用拍动翅膀就能飞。同样是这些鸟儿,如果跟随的是帆船,它们就不能这么轻松地飞翔了,即便是在相同的天气条件下,也往往要用力拍动翅膀才行。

在研究这种现象时,人们发现滑翔的鸟在无风天中跟在船的后面飞,在有风天中则靠近背风的一面飞(也就是在船的前头顶着风飞)。另外还发现,如果鸟儿出于某些原因落到了船的后面,比如说去捕鱼或被特意扔到水中的诱饵吸引,那么稍后要追赶轮船时,它们大多就得用力地“划”自己的翅膀。

这些奇妙的现象有个非常简单的解释:由于机器运转的缘故,轮船总是会产生上升流,这就为鸟儿提供了绝佳的利用机会。还有一点也是很好懂的:鸟儿准确无误地选择了相对于轮船和风的最佳位置,使轮机产生的上升流实现最大化。由于它们偶尔也会离开这块“宝地”,想回去时就得花费额外的能量……很明显,帆船就没有这些有利的条件了。

在上述情况下,鸟儿借着轮船的力量与它一起遨游,就像是一群“搭顺风车的乘客”(这些有上升流的地方或许也终将为我们所用)。事实上,整个大气中还散布着极多的能量,且都是源自太阳或大地的无偿能量,叫人白白使用也不用花一分钱;这大概已经不是例外了,而是司空见惯的情况。不错,人类对这种能源的利用程度还非常低下——目前只是在滑翔运动中用到。然而,鸟类那精妙的飞行技术主要就是利用大气中的各种风力,那些直到今天都尚未完全发掘出来的力量。

图1-13 鸟儿“搭顺风车”——完全用不着拍翅膀,利用轮机的上升流就行了。

除此之外,鸟类还能巧妙地利用地表、被太阳晒热的沙地、悬崖或城里的金属屋顶附近的上升流。它们也善于借助运动物体产生的上升流,比方说山上和谷底的空气流动,或者海上的波涛产生的气流(在海上,波浪的拍溅也会产生一定的作用)。鸟儿能凭直觉感受到每种风的力量和内在性质,而这对我们来说依然是难解的谜团。为了能让自己停在空中,它们善于从一切的气流中获益,能像冲浪一样借着气浪上升,在需要下落时也能抓住机会,利用气流中断的间隙增加下降的速度。