Laserpulser visar hur fåglar flyger
Alla vet att fåglar kan flyga. Men man har faktiskt inte kunnat förklara hur de kan producera tillräckligt mycket lyftkraft för att neutralisera sin kroppsvikt. Nu har forskare vid Lunds universitet upptäckt var den saknade rörelsemängden finns. Med laserteknik har man studerat en flygande näktergal i en vindtunnel.
På 1980-talet undersökte man de luftvirvlar som bildades efter flygande fladermöss och fåglar. Man fotograferade heliumfyllda såpbubblor som belystes med stroboskopljus. Man räknade på den rörelsemängd som motsvarar lyftkraften i luftvirvlarna men kunde bara redovisa hälften av vad som behövdes för flygning. I forskarkretsar blev “rörelsemängdsparadoxen” ett känt begrepp.
I dagarna har rörelsemängdsparadoxen fått sin lösning. De nya rönen har gjorts av Anders Hedenström och Mikael Rosén vid avdelningen för zooekologi vid Lunds universitet samt av G R Spedding vid Southern University of California, Los Angeles. De presenteras i ansedda Journal of Experimental Biology. Experimenten har utförts i den vindtunnel som byggts i Lund just för att studera fåglar under flygning. Det finns bara några få sådana anläggningar i världen.
– Vi har vidareutvecklat en teknik som används när man testar bilar och flygplan i vindtunnel, säger Anders Hedenström och fortsätter:
– Vindtunneln fylls med vattenånga. I tunneln flyger en näktergal. Den rör sig mot vinden och gör på grund av vindhastigheten “på stället marsch”. I luftrummet bakom fågeln skickas ljuspulser från en YAG-laser genom dimman. Uppställningen är ofarlig för fågeln.
– Vi får på det här sättet en serie bilder av hur dimpartiklarna rör sig. Lasern skickar ut två pulser åt gången med mycket kort mellanrum så att man kan skilja ut de virvelrörelser fågen producerar från bakgrunden, dvs den jämna luftströmmen. Detta upprepas med en frekvens tio gånger i sekunden; i princip räcker det att studera vad som händer under ett enda vingslag.
– Vi fann då att luftvirvlarna efter den flygande fågeln är långt mer komplicerade än vi trodde. Luft kan strömma i motsatta riktningar i en och samma virvel. Och när vi räknade ihop rörelsemängden i dessa virvlar blev summan ungefär 100% av vad den borde vara.
– Vi hoppas kunna upprepa experimenten med andra fåglar som använder annan flygteknik. Vi kan t ex även studera glidflykt i vår vindtunnel därför att luftströmmen kan riktas i olika vinklar. Det kan resultera i en allmän teori om hur fåglar flyger. Den flygteori som gällt till dags dato uppställdes på 1960-talet, slutar Anders Hedenström.
Kontaktinformation
Hedenströms, Roséns och Speddings artikel heter A family of vortex wakes generated by a thrush nightingale in free flight in a windtunnel over its natural range of fight speeds (Journal of Experimental Biology, Volume 206 (14), July 2003.
Anders Hedenström nås på tel 046-222 37 05 eller 14 84 60.
