Francamente, non mi sarebbe mai venuto in mente di testare gli scoiattoli volanti in una galleria del vento. Potevo solo vederlo: piccole cose pelose tamponate dalla burrasca artificiale, i loro piccoli occhi serrati mentre si dondolavano e si tuffavano e salivano in nome della ricerca scientifica.
Ma non è affatto così. Le piccole creature carine non potevano resistere alla forza. Inoltre, non volano davvero, scivolano. Ed è questo lungo e grazioso volo a vela che ha spinto uno studio di alcuni scienziati dello Smithsonian’s Museum of Natural History.,
“Sono sempre stato interessato alla morfologia funzionale, all’origine dei primati, a come funzionano gli animali”, ha detto Brian Stafford, ricercatore associato al museo che ha fatto la sua tesi sui mammiferi scivolanti. “Sono entrato in lemuri volanti, e che mi ha portato nella ricerca su tutti i mammiferi volo a vela.”
Lo scopo di utilizzare una galleria del vento per studiare gli scoiattoli volanti—i soggetti del test, tra l’altro, sono modelli che Stafford costruisce in acciaio e fibra di vetro—è quello di scoprire esattamente come, in termini di fisica, questo volo a vela è fatto e come i corpi degli scoiattoli lavorano per raggiungerlo., Come sono le creature in grado di scivolare 10 a 30 miglia all’ora?
Stafford ha lavorato con Dick Thorington, curatore di mammiferi di Storia Naturale, il cui interesse per gli scoiattoli volanti risale ad almeno 20 anni fa. Lo scopo principale del progetto è quello di saperne di più sugli animali, ha detto Thorington. “Ma non sarebbe divertente se scoprissimo qualcosa di utile su come controllare il volo o ridurre la resistenza su piccoli oggetti, come piccoli robot volanti che potrebbero essere utilizzati nella fotografia aerea?,”
Oltre ai lemuri volanti e agli scoiattoli volanti, ci sono una varietà di altri mammiferi volanti, tra cui marsupiali come l’aliante a coda di topo e l’aliante di zucchero, che puoi trovare nei negozi di animali, e lo scoiattolo volante a coda squamosa (un roditore africano che sembra uno scoiattolo ma non lo è).
Nessuno di questi mammiferi può effettivamente volare. Non sviluppano alcuna spinta. Né avete intenzione di vedere nessuno di loro cattura un termale e spirale verso il cielo. Sono arboricoli e usano le loro abilità di volo a vela per navigare da un albero all’altro.,
Tra il più grande degli scoiattoli volanti è lo scoiattolo volante gigante giapponese, che misura due piedi dalla cima della testa alla punta della coda, ha un’apertura alare di più di un piede e mezzo e pesa fino a cinque chili. Ma alcuni scoiattoli volanti non sono più grandi della tua mano. Per esempio, uno dei due tipi che si trovano in Nord e Centro America pesa solo due o quattro once., Buff-e pelliccia color carbone, grandi occhi, una lunga coda piatta e “ali” di pelle flaccida che si estendono dagli avambracci alle zampe posteriori rendono gli scoiattoli volanti del Nuovo Mondo bello anche se un po ‘ insolito dall’aspetto degli animali. Spesso nidificano in soffitte e grondaie, anche se si potrebbe facilmente perdere perché sono così piccoli, notturni e veloci.
L’ala, o patagium, produce sollevamento, consentendo agli scoiattoli di planare. Quando ho visitato Stafford al Glenn L., Martin Galleria del vento presso l’Università del Maryland a College Park, ha disegnato una serie di rombi per mostrarmi come le ali di scoiattolo guardare quando sparsi. È la forma quadrata che è di particolare interesse per lui e Thorington. Il nostro design moderno degli aerei tende ad essere lungo e stretto, quindi si sono chiesti come funzionassero le ali quadrate.
“Le ali quadrate per gli aerei sono state studiate nei primi giorni ma non sono progredite”, ha detto Thorington. “Non erano efficienti come i disegni stretti in termini di resistenza.”
Gli scoiattoli hanno anche un piccolo lembo sul loro patagium, una sorta di winglet., Gli scienziati hanno notato che le alette si arricciano verso l’alto, come le punte su molte ali degli aerei. Una teoria è che l’inclinazione riduce la resistenza intorno alla fine dell’ala. Un altro è che agisce per stabilizzare o controllare la planata. O ancora, come negli aerei commerciali, può aumentare l’efficienza di volo e aiutare a controllare e stabilizzare la planata. Questa teoria è abbastanza probabile, dal momento che il winglet è così lontano dal centro di gravità che ha un effetto esagerato.,
Nel 1999 Stafford ha trascorso circa due mesi in Giappone facendo ricerche con Takeo Kawamichi, un professore che ha studiato lo scoiattolo volante gigante giapponese per decenni. Osservando gli scoiattoli in natura, gli scienziati sono rimasti svegli notte dopo notte facendo video e misurando la velocità e le distanze di volo degli animali. Una volta, Stafford vide uno scoiattolo gigante alle 2 del mattino, o meglio vide gli occhi della creatura brillare nel buio. Improvvisamente gli occhi scomparvero. “Ha appena chiuso gli occhi, o si è mosso? Sono così veloci e silenziosi che non si capisce.,”
Costeggiando basso e lento, lo scoiattolo volante gigante giapponese è stato registrato scivolando per quasi 160 piedi. Ci sono state alcune segnalazioni di scivolate di 500 piedi, “ma era su un pendio in discesa”, ha detto Stafford.
Gli scoiattoli volanti variano anatomicamente, ha spiegato. “Tutti hanno una piccola membrana tra il collo e gli arti anteriori, e questo sembra legato al modo in cui scivolano. Quelli più grandi hanno una membrana tra le zampe posteriori. Gli animali più piccoli non hanno questo, ma hanno code simili a piume. Qual è la funzione di questo?,”
Queste domande hanno portato Stafford e Thorington alla galleria del vento e in collaborazione con il suo direttore, Jewel Barlow, e il responsabile della ricerca, Robert Ranzenbach. Ho fatto un giro di questo straordinario dispositivo con Barlow. Entrammo in una vasta stanza con pareti inclinabili. Senza lati paralleli o angoli retti, la struttura crea strane illusioni ottiche. Da un lato, nascosto alla fine di una struttura a forma di pollywog lunga 40 piedi, c’è la ventola stessa, che ha un diametro di 19 piedi e un motore elettrico da 2.000 cavalli., Gira sette pale dell’elica modificate da un bombardiere B-29 e può generare venti fino a 230 miglia all’ora. Di fronte alla ventola in una sezione di un circuito tunnel chiuso è l’area di prova con una finestra di osservazione.
Per testare l’impatto del vento, il potente ventilatore fa esplodere un flusso d’aria su oggetti come aerei, barche, automobili, “tutto ciò che soffia il vento o qualcosa che si muove attraverso l’acqua o l’aria”, mi ha detto Barlow. In questa particolare galleria del vento, molti degli esperimenti sono condotti per valutare come vari concetti di design influenzano l’aerodinamica delle nuove auto., Utilizzando tre ottavi modelli in scala che sono circa sei piedi di lunghezza, case automobilistiche cercano di scoprire che cosa il livello di resistenza è per un particolare disegno, o il grado di rumore del vento o detriti distribuzione, anche l’efficienza tergicristallo in un giorno rafficato.
“Conduciamo anche esperimenti sul flusso del vento intorno agli edifici”, ha aggiunto Barlow. “Misuriamo la distribuzione della pressione sui modelli, il che aiuta gli ingegneri strutturali a progettare finestre e pareti di vetro.,”
Non molto tempo fa in TV, ho visto un meteorologo in piedi in una camera di prova, incatenato al pavimento d’acciaio, mentre descriveva volutamente cosa si prova a stare in un uragano. A 100 miglia all’ora le sue guance increspate, le orecchie sbattevano e smise di parlare.
Stafford ha costruito scoiattoli modello a grandezza naturale di argilla, fibra di vetro e barre di acciaio, riproducendo l’esatta forma dell’ala e diversi livelli di camber, o curvatura dell’ala.
“Ora stiamo testando schemi di volo costanti. Non abbiamo ancora i dati per studiare i turni., L’ala deve essere totalmente stabile per questo tipo di test, motivo per cui costruiamo i modelli in acciaio.”
Stafford sta creando diverse varianti di modelli che imiteranno le diverse caratteristiche degli scoiattoli volanti. “Ci sono molte differenze. Ad esempio, testeremo un modello con le alette piegate verso l’alto e un altro con le alette tenute piatte. Confrontando i risultati di questi test saremo in grado di determinare la funzione delle winglets. Sapremo cosa fanno., Stiamo costruendo 26 diversi modelli, progettati per testare le nostre ipotesi sulla funzione di diverse strutture alari.”
Mentre ascolto tutto questo, mi viene in mente una domanda più ampia:perché scivolare? “Il volo a vela può risparmiare energia passando da un albero all’altro”, ha detto Stafford. “L’evitamento dei predatori può anche essere un fattore. Il volo a vela può essere semplicemente il modo più veloce per questi animali per spostarsi da un luogo all’altro o raggiungere fonti di cibo ampiamente sparse.”
Alla ricerca di risposte, Stafford ha filmato scoiattoli grigi locali—i non-alianti—in natura per confrontare il loro comportamento con quello degli alianti.,
Essendo notturni, gli scoiattoli volanti devono avere una buona vista, ha detto. “Anche così, spesso triangolano la distanza. Si può vedere come le loro teste bob poco prima di decollare.”
Gli occhi dello scoiattolo volante sono ai lati della testa in modo che l’animale possa individuare gli aggressori provenienti da qualsiasi direzione. Ma questo fatto, oltre alle piccole dimensioni della testa, non crea una grande percezione della profondità. Ecco perché il percorso di volo previsto deve essere controllato da diverse angolazioni per stabilire una parallasse praticabile.,
A volte uno scoiattolo cadrà come una pietra per alcuni metri spaventosi dopo il decollo per guadagnare velocità. Si gira abbassando un braccio, proprio come un bambino che gioca pilota. Ho pensato che doveva essere eccitante guardare una creatura apparentemente nel bel mezzo di un cambiamento evolutivo, e volevo sapere dove tutto questo stava portando: gli scoiattoli un giorno riempirebbero il cielo come uccelli?
Stafford ha dovuto sorridere. “L’evoluzione non è necessariamente direzionale. Ci sono tutti i tipi di animali che scivolano—mammiferi, lucertole, pesci—ma il loro sviluppo non sta necessariamente andando da nessuna parte. Il volo a vela può essere fine a se stesso.”
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