御风者

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从古至今，人类对“飞翔”就一直充满了向往。早在4万年前，就有人将猫头鹰、鹤等图案画在墙壁上用于装饰，或将鸟的形象融入文化中，比如广泛流传的各种神话故事：在古希腊神话中，代达罗斯和伊卡洛斯拿羽毛和蜜蜡给自己做翅膀；在中国神话中，精卫死后化鸟衔石子填海。千百年来，人类一直在不断探索“飞翔”的奥秘，希望我们也可以像鸟一样飞上天空……

直到20世纪初，美国的莱特兄弟在前人研究的基础上，通过对秃鹰起飞、升降、盘旋、转弯的研究探索，终于制造了世界上首架飞机，并试飞成功，实现了人类“飞”的梦想。随着现代科技的进步，飞行器的起飞、升降已经不能满足我们的要求，我们需要更加自如、更加灵活的飞行。于是，科学家再次把目光对准了天生的飞行大师——鸟类。

美国的莱特兄弟制造了首架飞机，实现了人类“飞”的梦想

气流助力飞行

鸟类具有很多共同特点：比如强有力的肌肉可以扇动翅膀，多孔的骨骼结构可以减轻体重，双重呼吸可以提供充足的氧气供应等等。鸟类中，有的能展翅俯瞰大地，有的能在大海上乘风翱翔，有的能在森林里来回穿梭，有的甚至悬停在空中（如蜂鸟）……鸟类有如此神奇的本领，靠的可不仅仅是拍打翅膀这么简单。

那么，鸟类是如何做到这些的呢？它们靠的是些什么本领呢？

鸟类的飞行主要分为扑翼飞行和滑翔。不管是哪种飞行方式都与气流密不可分。在长期的进化过程中，鸟类逐渐学会了利用气流。

扑翼飞行就是拍打翅膀飞行。当鸟扇动翅膀时，流经翅膀的气流流速会发生改变，从而产生可以克服重力的升力（翅膀上方气流流速要比下方快，形成压力差）。此外，翅膀的扇动可以利用气流的反作用力，产生克服阻力的推力。因此，鸟类通过每次的翅膀拍打可以获得向上的升力和前进的推力。但是这种飞行方式对体力的消耗巨大，不划算。因此鸟类还有另外一种飞行方式——滑翔。

当鸟扇动翅膀时，流经翅膀的气流流速会发生改变，从而产生可以克服重力的升力

陆地的鸟类滑翔主要利用了上升的气流

陆地的鸟类滑翔主要利用了上升的气流。上升气流很常见，比如横向移动的风遇到峭壁或是山峰时，气流就会沿着山坡向上流动，上方的空气在下方气流推动下也会向上运动，形成一面向上流动的“瀑布”。

当地面受到太阳照射时，也会产生向上的热气流。不同的地貌升温速度不同，升温较快的地面会把大量热量传递给空气，形成热空气团。周围升温慢的冷空气会不断挤压热空气螺旋向上喷涌，像一个巨大的热气柱。鸟类正好可以借助这个向上喷涌的力量，轻而易举地实现滑翔飞行。

目前，飞得最高的鸟是分布在非洲东南部的巨型鸟类——黑白兀鹫。它们可以凭借地面热气流盘旋在6000米的高空，最高飞翔高度甚至可达1.12万米。南美洲的兀鹰也是凭借宽大的翅膀（翼展的距离可达3.5米）在山上翱翔，因此它具有“安第斯山脉国王”的称号。

海洋上生活的鸟类主要利用海面上的水平气流，它们的飞行特点就是迎风攀升，顺风滑翔。那么热空气对海鸟飞行有影响吗？

飞得最高的鸟是分布在非洲东南部的巨型鸟类——黑白兀鹫

黑色翅膀可以飞得更快

生活中我们常见的陆地鸟类羽毛大多数是五颜六色的，而大部分海鸟羽毛颜色只有简单几种——白色、黑色、灰色或是棕色。而且，通常都是深色在上、浅色在下、翼尖呈深色。

为什么海鸟会“选择”这种颜色模式？首先，上深下浅的搭配可以减少自身与环境之间的色差（从上面看是鸟类与海洋，而从下面看是海鸟与天空），使它们不易被捕食者发现；其次，这种颜色模式可以较大程度地减少飞行阻力。大家知道，我们在夏天喜欢穿浅色的衣服，尽量不穿深色尤其是黑色的衣服。因为深色可以吸收大量的可见光，温度也会随之升高，而浅色可以反射可见光，温度也会相对偏低。那么，海鸟为什么会选择“披”一件深色的羽毛呢？

为了探索这个奥秘，科学家将塘鹅的翅膀标本放入风洞中，利用太阳灯的强弱来模拟不同的天气状况，通过试验计算得出翅膀标本在不同温度条件下的升阻比（飞行时升力与阻力之比）。结果发现，在温度较高时升阻比更高，飞行效率也更高。科学家对这一结果进行分析后认为，温度较高的翅膀可以加热周围的空气，使空气的密度降低，因而海鸟在飞行时受到的阻力会变小。由此看来，海鸟选择深色的翅膀，可以飞得更轻松、飞得更远。事实也证明，在海洋上轻松滑翔较长距离的海鸟几乎都拥有黑色的翅膀。

大部分海鸟都只有简单几种颜色——白色、黑色、灰色或是棕色。通常都是深色在上、浅色在下、翼尖呈深色

御风者6 — 科学家将塘鹅的翅膀标本放入风洞中做实验，结果发现，在温度较高时升阻比更高，飞行效率也更高

利用湍流加速

湍流，是我们常见的一种不规则的空气流动形式。飞机遇到空气湍流时，会产生剧烈颠簸，甚至有时会受到损坏，因此飞机飞行时都会尽量避开湍流。那么鸟呢？

美国科学家曾追踪过一只雌性金雕。他们发现，这只金雕仅用了17天就从亚拉巴马州飞到了纽约，然后又飞到了加拿大。通过GPS传回的数据与从气象数据库中调取的风的数据进行比对，科学家发现，风速越大，空气湍流越强烈，这只鸟的飞行加速度也会越大，且加速度的变化与大气湍流的波动是完全同步的。

这就意味着，这只金雕在飞行时不仅没有避开湍流，反而把湍流用作了加速的动力。早在2016年，就有研究人员描述过两只秃鹫的飞行——通过不断地变化飞行高度，主动寻找小的空气湍流来助力飞行。虽然这样会有些绕路，但却能节省不少体力。随着研究的继续深入，科学家发现，鸟类甚至可以根据风的改变来不断调整自己拍打翅膀的频率，即使在风细微、快速变化的情况下，鸟类也能做出应对。这种能力太让人感到惊叹了！

猫头鹰“无声”飞行之谜

说到湍流，就不得不提一种“无声”飞行的鸟——猫头鹰。猫头鹰作为一个夜间捕猎高手，“无声”无疑是它的“秘密武器”，帮了它的大忙。关于猫头鹰翅膀的描述，最早是由一名英国海军飞行指挥官格雷厄姆做出的。他总结了三个特点：第一，猫头鹰翅膀的飞羽前缘有个向前的坚硬的梳状结构，他称之为“梳子”结构；第二，在猫头鹰翅膀的后缘有像“流苏”一样的羽毛（他认为“梳子”加“流苏”可以阻断空气气流，减少湍流的产生）；第三，猫头鹰翅膀上有天鹅绒般的羽毛，可以减少羽毛之间的摩擦。尽管受限于当时的技术条件，格雷厄姆的这些观点有一定的局限性，但是对后人研究的帮助还是很大的。