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大自然早就有了!

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「問問天上的飛鳥,飛鳥必告訴你。……誰不知道這是耶和華的手所造的呢?」——約伯記12:7-9

如果你觀察鳥類,就會看出牠們都是天生的飛行高手。例如,鳥兒在飛行時,牠們的翅膀中羽毛的主幹(又稱為羽軸)一定要能夠承受鳥本身的重量。鳥類的翅膀為什麼這麼輕盈又這麼堅固呢?只要你把羽毛的羽軸切開就可以知道了。羽軸裡面好像海綿一樣,而羽軸表面則很粗糙,整根羽軸看起來好像是工程師所用的發泡三明治梁。工程師研究了羽軸的結構後,就設計了發泡三明治梁,應用在飛機之上。

鳥類骨骼的結構也是很令人驚嘆的設計。鳥類的骨骼大部分都是中空的,而裡面則有細小的橫肋骨做支撐,這樣的骨架結構很像工程師所用的桁架(華倫式梁架)。值得一提的是,太空穿梭機的機翼也使用類似的設計。

今天,飛行員是靠著調整機翼的幾片襟翼(即機翼可以活動的部分)和尾翼的翼片,讓飛機在空中保持平衡。而鳥兒的翅膀和肩膀則有大約48組肌肉,鳥兒就是靠著調整這些肌肉來控制翅膀或個別羽毛的運動,鳥兒一秒還可以調整好幾次呢。難怪,飛機的設計師都很羨慕鳥兒的飛行絕技!

鳥兒飛行時,特別是起飛時,都要消耗很多能量,所以,鳥兒需要一個很強的「引擎」。跟大小相同的哺乳動物相比,鳥的心臟比較大也比較有力量,而且心跳速度更快。還有,鳥兒肺部的結構也很獨特,是用單向氣流作用來設計的,所以鳥兒的呼吸效率比哺乳動物更高。

許多鳥兒被設計成有驚人的「載油量」,很適合長途飛行。就拿鶇鳥這種候鳥為例,牠們飛行10小時所消耗的能量,差不多是自己體重的一半。另一種候鳥斑尾塍鷸從阿拉斯加遷徙到新西蘭,起飛前牠身體的脂肪佔了體重的一半以上。而令人驚訝的是,靠這些脂肪,斑尾塍鷸就可以不停地飛大約190小時(8天)。想想看,哪種商用飛機有這麼高的飛行效率呢?