uppriktigt sagt skulle det aldrig ha slagit mig att testa flygande ekorrar i en vindtunnel. Jag kunde bara se det: små lurviga saker buffrade av den konstgjorda gale, deras små ögon klämde stängd när de bankade och doppade och klättrade i namn av vetenskaplig forskning.
men det är inte alls så. De söta små varelserna kunde inte stå emot kraften. Dessutom flyger de inte riktigt, de glider. Och det är denna långa, graciösa glidning som har föranlett en studie av några forskare på Smithsonian ’ s Museum of Natural History.,
”jag var alltid intresserad av funktionell morfologi, i primaternas ursprung, i hur djur fungerar”, säger Brian Stafford, en forskningsassistent på museet som gjorde sin avhandling om glidande däggdjur. ”Jag kom in i flygande lemurer, och det ledde mig till forskning om alla glidande däggdjur.”
syftet med att använda en vindtunnel för att studera flygande ekorrar—testämnena är förresten modeller som Stafford konstruerar stål och glasfiber—är att ta reda på exakt hur, när det gäller fysik, denna glidning görs och hur ekorrens kroppar arbetar för att uppnå det., Hur kan critters glida 10 till 30 miles per timme?
Stafford har arbetat med Dick Thorington, curator för däggdjur i naturhistoria, vars intresse för flygande ekorrar går tillbaka minst 20 år. Huvudsyftet med projektet är att lära sig mer om djuren, sade Thorington. ”Men skulle det inte vara kul om vi upptäckte något användbart om hur man styr flyg eller minskar dra på små föremål, till exempel små flygande robotar som kan användas i flygfotografering?,”
förutom flygande lemurer och flygande ekorrar, det finns en mängd andra flygande däggdjur, inklusive pungdjur som mus-storlek fjäder svans segelflygplan och socker segelflygplan, som du kan hitta i djuraffärer, och fjällande svans flygande ekorre (en afrikansk gnagare som ser ut som en ekorre men är inte).
ingen av dessa däggdjur kan faktiskt flyga. De utvecklar ingen dragkraft. Inte heller kommer du att se någon av dem fånga en termisk och spiral upp i himlen. De är overkliga, och de använder sina glidförmåga för att segla från träd till träd.,
bland de största av de flygande ekorrarna är den japanska jätte flygande ekorren, som mäter två fot från toppen av huvudet till spetsen av svansen, har en vingspann på mer än en och en halv fot och väger upp till fem pund. Men vissa flygande ekorrar är inte större än din hand. Till exempel väger en av de två typerna som finns i Nord-och Centralamerika bara två till fyra uns., Buff-och kolfärgad päls, stora ögon, en lång platt svans och ”vingar” av lös hud som sträcker sig från underarmarna till bakbenen gör den nya världen flygande ekorrar snygga men något ovanliga djur. De häckar ofta i vindar och takfoten, men du kan lätt sakna dem eftersom de är så små, nattliga och snabba.
vingen, eller patagium, producerar Hiss, så att ekorren kan glida. När jag besökte Stafford på Glenn L., Martin Wind Tunnel vid University of Maryland i College Park, drog han en serie rhombuses för att visa mig hur ekorre vingar ser ut när de sprids ut. Det är den fyrkantiga formen som är av särskilt intresse för honom och Thorington. Vår moderna flygplansdesign tenderar att vara lång och smal, så de undrade hur fyrkantiga vingar fungerade.
”fyrkantiga vingar för flygplan undersöktes i de tidiga dagarna men gjorde inga framsteg”, sa Thorington. ”De var inte lika effektiva som smala mönster när det gäller drag.”
ekorrar har också en liten flik på deras patagium, en slags vinge., Forskarna märkte att vinglarna krullar uppåt, som tipsen på många flygplansvingar. En teori är att vinkeln minskar dra runt slutet av vingen. En annan är att den verkar för att stabilisera eller kontrollera gliden. Eller igen, som i kommersiella flygplan, kan det både öka flygeffektiviteten och hjälpa till att kontrollera och stabilisera gliden. Denna teori är ganska sannolikt, eftersom vingen är så långt från tyngdpunkten att den har en överdriven effekt.,
I 1999 Stafford tillbringade ungefär två månader i Japan att göra forskning med Takeo Kawamichi, en professor som har studerat den Japanska jätten flygande ekorre i årtionden. Observera ekorrarna i naturen, forskarna stannade upp natt efter natt att göra videor och mäta djurens hastighet och flygavstånd. En gång såg Stafford en jätte ekorre klockan två, eller snarare såg han varelsens ögon glöda i mörkret. Plötsligt försvann ögonen. ”Blundade han bara, eller rörde han sig? De är så snabba och tysta att man inte kan se.,”
Coasting låg och långsam, den japanska jätte flygande ekorren spelades glidning för nästan 160 fot. Det har förekommit några rapporter om 500-fotglider, ”men det var på en nedförsbacke”, sa Stafford.
flygande ekorrar varierar anatomiskt, förklarade han. ”Alla har ett litet membran mellan nacke och framben, och detta verkar relaterat till hur de glider. Större har ett membran mellan bakbenen. De mindre djuren har inte detta, men de har featherlike svansar. Vad är det för funktion?,”
Dessa frågor förde Stafford och Thorington till vindtunneln och i samarbete med sin chef, Jewel Barlow, och research manager, Robert Ranzenbach. Jag fick en rundtur i denna anmärkningsvärda enhet med Barlow. Vi gick in i ett stort rum med lutande väggar. Med inga parallella sidor eller rät vinkel, gör anläggningen för udda optiska illusioner. På ena sidan, undangömt i slutet av en 40-fot lång pollywog-formad struktur, är fläkten själv, som är 19 fot i diameter och har en 2,000-hästkrafter elmotor., Det snurrar sju propellerblad modifierade från en B-29 bombplan och kan generera vindar upp till 230 miles per timme. Mittemot fläkten i en sektion av en sluten tunnelkrets är provningsområdet med ett observationsfönster.
för att testa vindpåverkan spränger den kraftfulla fläkten en ström av luft på föremål som flygplan, båtar, bilar, ”allt som vinden blåser på eller något som rör sig genom vatten eller luft”, berättade Barlow för mig. Vid denna speciella vindtunnel utförs många experiment för att utvärdera hur olika designkoncept påverkar aerodynamiken hos nya bilar., Med hjälp av tre åttondelar skala modeller som är ungefär sex fot lång, biltillverkare försöker ta reda på vad nivån av drag är för en viss design, eller graden av vindbrus eller skräp distribution, även vindrutetorkare effektivitet på en god dag.
”Vi utför också experiment på vindflöde runt byggnader”, tillade Barlow. ”Vi mäter tryckfördelning på modeller, vilket hjälper konstruktörer utforma fönster och glasväggar.,”
För inte så länge sedan på TV såg jag en väderman som stod i en testkammare, kedjad till stålgolvet, medan han volubly beskrev hur det är att stå i en orkan. Vid 100 miles per timme hans kinder krusade, hans öron flappade och han slutade prata.
Stafford har byggt liv-storlek modell ekorrar av lera, glasfiber och stålstänger, reproducera den exakta vingen form och flera nivåer av camber, eller vinge krökning.
”Vi testar nu stadiga mid-flight mönster. Vi har inte data ännu att studera varv., Vingen måste vara helt stabil för denna typ av testning, varför vi bygger modellerna av stål.”
Stafford skapar flera varianter av modeller som kommer att efterlikna de olika egenskaperna hos flygande ekorrar. ”Det finns många skillnader. Till exempel kommer vi att testa en modell med vinglarna böjda uppåt, och en annan med vinglarna hålls platt. Genom att jämföra resultaten av dessa tester kommer vi att kunna bestämma vingarnas funktion. Vi vet vad de gör., Vi bygger 26 olika modeller, utformade för att testa våra hypoteser om funktionen hos olika vingstrukturer.”
När jag lyssnar på allt detta uppstår en större Fråga för mig: varför glider alls? ”Gliding kan spara energi att komma från träd till träd”, sa Stafford. ”Predator undvikande kan också vara en faktor. Gliding kan helt enkelt vara det snabbaste sättet för dessa djur att komma från en plats till en annan, eller komma till allmänt spridda matkällor.”
söker svar, Stafford har videotaping lokala grå ekorrar-icke-glidflygplan—i naturen för att jämföra deras beteende med glidflygplan.,
att vara nattlig, flygande ekorrar måste ha god syn, sa han. ”Ändå triangulerar de ofta avstånd. Du kan se hur deras huvuden bob precis innan de tar fart.”
den flygande ekorrens ögon är av mot huvudets sidor så att djuret kan upptäcka angripare som kommer från vilken riktning som helst. Men detta faktum, plus den lilla storleken på huvudet, gör det inte för stor djupuppfattning. Därför måste den avsedda flygbanan kontrolleras från flera vinklar för att upprätta en fungerande parallax.,
Ibland kommer en ekorre att falla som en sten för några skrämmande varv efter start för att få fart. Det visar sig genom att sänka en arm, precis som ett barn som spelar pilot. Jag tyckte att det måste vara spännande att se en varelse som till synes var mitt i en evolutionär förändring, och jag ville veta var allt detta ledde: skulle ekorrar en dag fylla himlen som fåglar?
Stafford var tvungen att le. ”Evolutionen är inte nödvändigtvis riktad. Det finns alla typer av glidande djur-däggdjur, ödlor, fisk—men deras utveckling går inte nödvändigtvis någonstans. Gliding kan vara ett mål i sig.”
Leave a Reply