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大自然早就有了!

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“问问天上的飞鸟,飞鸟必告诉你。……谁不知道这是耶和华的手所造的呢?”——约伯记12:7-9

如果你观察鸟类,就会看出它们都是天生的飞行高手。例如,鸟儿在飞行时,它们的翅膀中羽毛的主干(又称为羽轴)一定要能够承受鸟本身的重量。鸟类的翅膀为什么这么轻盈又这么坚固呢?只要你把羽毛的羽轴切开就可以知道了。羽轴里面好像海绵一样,而羽轴表面则很粗糙,整根羽轴看起来好像是工程师所用的发泡三明治梁。工程师研究了羽轴的结构后,就设计了发泡三明治梁,应用在飞机之上。

鸟类骨骼的结构也是很令人惊叹的设计。鸟类的骨骼大部分都是中空的,而里面则有细小的横肋骨做支撑,这样的骨架结构很像工程师所用的桁架(华伦式梁架)。值得一提的是,太空穿梭机的机翼也使用类似的设计。

今天,飞行员是靠着调整机翼的几片襟翼(即机翼可以活动的部分)和尾翼的翼片,让飞机在空中保持平衡。而鸟儿的翅膀和肩膀则有大约48组肌肉,鸟儿就是靠着调整这些肌肉来控制翅膀或个别羽毛的运动,鸟儿一秒还可以调整好几次呢。难怪,飞机的设计师都很羡慕鸟儿的飞行绝技!

鸟儿飞行时,特别是起飞时,都要消耗很多能量,所以,鸟儿需要一个很强的“引擎”。跟大小相同的哺乳动物相比,鸟的心脏比较大也比较有力量,而且心跳速度更快。还有,鸟儿肺部的结构也很独特,是用单向气流作用来设计的,所以鸟儿的呼吸效率比哺乳动物更高。

许多鸟儿被设计成有惊人的“载油量”,很适合长途飞行。就拿鸫鸟这种候鸟为例,它们飞行10小时所消耗的能量,差不多是自己体重的一半。另一种候鸟斑尾塍鹬从阿拉斯加迁徙到新西兰,起飞前它身体的脂肪占了体重的一半以上。而令人惊讶的是,靠这些脂肪,斑尾塍鹬就可以不停地飞大约190小时(8天)。想想看,哪种商用飞机有这么高的飞行效率呢?