雀鸟飞翔的奇迹
《儆醒!》杂志驻澳洲通讯员报导
一群人聚集在苏格兰的斯特凌城楼上,要目击一场壮举。在城楼屋顶上的是一位意大利炼金术士,他声言要使用两只以鸟羽制成的特别设计的翼飞去法国。
他腾身而起!在哪里着陆呢?城楼脚下,他的腿骨跌断了!十六世纪一次模仿雀鸟飞翔奇迹的尝试就此完结。
人类一向已对雀鸟飞翔发生奇想。大约在三千年前,对周遭世界作过敏锐观察的一位智者声称,“鹰在空中飞的道”乃是他所“测不透的奇妙”之一。——箴言30:18,19。
长久以来,许多人以为人只要像雀鸟般有翼可以拍上拍落,便能够高飞了。可是,在过去两个世纪,人已获悉雀鸟的飞翔装备比以前所想象的奇妙得多。这种独特的装备包括它们的羽毛、翼的形状、特殊的肌肉、体型、骨骼,当然也包括处理多种飞翔因素的本能在内。人已从雀鸟学到不少知识,并且发明了笨重的机器去模仿雀鸟飞翔。但人却不是像雀鸟一般被设计成会飞的!
飞翔的必要
当然,人不必飞行才能生存,但大多数雀鸟却有此需要。鸟是十分活跃的生物,需要大量食物。例如,它们心脏每分钟跳动200至1,000次之间,体温介于华氏102°和112°(摄氏39°和40°)。据估计普通的褐雨燕每日飞翔约12至14小时,正常的觅食飞行时速约为40哩(65公里)。在喂哺幼雏期间,褐雨燕可能每日飞翔600哩(960公里)左右。
在短时间内,有些雀鸟能以极高的速度飞翔。据悉猎鹰曾以180哩(290公里)的时速俯冲而下。在印度,剌尾雨燕据测曾以200哩(320公里)的时速飞翔。
当观察者看到雀鸟毫不费力地飞翔时,他不禁会纳罕:雀鸟是怎么飞翔的呢?它们以什么方法浮在空中呢?
飞翔的秘诀
我们虽然看不见周遭的空气,但我们知道,空气在流动时可能是十分强有力的。暴风可以把树木连根拔起,屋顶会离屋飞去。同样,在鸟翼四周流动的空气提供足够的扬力,可以抵抗重力的牵引,使雀鸟不致坠落地面。若没有空气流动的效果,雀鸟便会像石子般坠下。
鸟翼的形状使翼上的空气必须比翼下的空气行得更远。因此,翼上的空气为了要‘追上’便不得不加速。
由于速度增加,翼上的空气比翼下的空气较为“稀薄”。翼下受压缩的“浓密”空气遂以较大压力造成所需的扬力,把雀鸟推高,这与用吸管饮水时所发生的情形相似。当用管吸饮之际,你使管内的空气稀薄起来。外面的正常空气遂较为“浓密”而把管内的液体推上。
空气打击雀鸟的翼下部分也造成扬力。同时,雀鸟也要用本身的力量去克服空气的抗力。
为了要乘风飞去,雀鸟通常跃入空中,鼓拍两翼。骤看它们似乎仅是把翼上下鼓动而已。但就近研究发现鸟的拍翼复杂得多。它把两翼拉下和拉后,羽毛收紧,两翼伸出,尽量推动空气。然后把翼拉前和拉上,羽毛散开,让空气通过。两翼同时拉近身体,把空气的抗力减至最少。
翼的动力和推进力是要来克服“抗力”和增加速度的。鸟翼的动作可与“蝶式”游泳的动作相比,泳者双臂轮流在肩胛间回旋,在水上挥向前方,再在水中拨向后方。可是,飞翔却复杂得多,其中包括翼的回旋和翼的各部分彼此有关的动作。
雀鸟的飞翔愈快,翼四周的空气所造成的扬力便愈大。据估计鸽子在起飞时所消耗的精力比在以定速飞翔时达五倍之多。
大多数较大的雀鸟的翼幅虽有增加,但尚未足以应付额外的体重和较大的抗力,特别以起飞时为然。因此有些大鸟,例如塘鹅,要在地上跑几步以获致起飞所需的速度。其他雀鸟,如兀鹰,则先在树上或篱笆上站着,然后向外跃去,利用重力的牵引以获得足够的速度使翼得到扬力。
能飞的最重的鸟是喇叭鸟,它的体重达40磅(18公斤)。笨重的鸟由于拍翼需要大力,以致拍翼的次数颇为有限。可是,这并不能限制它的飞翔能力,因为它们擅于以其他方式飞翔。
翱翔和滑翔
由于利用气流,大鸟不须大拍两翼也可以作多小时的长途飞行。你若把手放在热的东西之上,便会感到有暖气上升。同样地,当阳光照在地上时,有些地方热于其他地方,视乎地面的性质而异。这使地面上的空气上升而产生强烈的气流,虽然在地面看来颇为平静。这种气流称为“上升暖气流”。这种热空气在空中作油煎饼形,据悉它可以上升至10,000尺(3公里)的高空。
产生上升暖气流的另一方法是当强风吹袭小山或大山时。强风被迫向上吹,于是,气流越过山顶而继续前进。
当雀鸟发现气流以快于雀鸟下降的速度上升时,它便“乘”在其上,它通常在气流圈内旋转。它会像张帆一般展开两翼,把握上升的气流。因此雀鸟可以差不多毫不费力地高飞。这种高飞称为“翱翔”。
与此有关的是“滑翔”飞行,鸟在这时张开两翼飞降,伸展全体以减缓下降速度。最佳的滑翔者能作相当于开始下降时高度20倍距离的滑翔。
滑翔鸟如兀鹰、海鸥、塘鹅、隼和鹰等均能乘着一股气流上升,然后滑翔进入另一股气流而轻易地作长途飞行。它们可以在一股气流中随风盘旋于同一高度,或在刹那间从滑翔转为翱翔。若干种鸟能以此法在日中大部分时间以时速30至50哩(48至80公里)飞翔而保全精力。当雀鸟以此种形式飞行时,通常是可以看出的,因为它们在升空时盘旋一会,然后改作悠长、直线的滑翔。
有些大鸟如信天翁等却善于驾驭海洋上的强风。信天翁乘着身后的风势开始向水面作长距离的滑翔,逐渐增加速度,在离开水面数尺时又转身乘风飞去,渐高渐慢,然后又转而开始盘旋。借着在盘旋时间调整飞行距离,它可以向任何方向飞去。例如,皇家信天翁可借此种技巧以50至70哩(80至110公里)时速,作长时间飞行。它所付出的精力仅是使两翼张开和不时鼓拍一、两下。
既然鼓翼需要大量精力,因此大鸟尽量翱翔和滑翔。它们鼓翼主要是从一只转到另一只和帮助它们起飞。这些大鸟鼓翼仅为每秒钟一至三次,但大多数鸣禽的鼓翼却有两倍之快。体长仅二寸(5公分)和体重仅有十分一安士(3克)的蜂鸟却每秒钟鼓翼60至70次。它能像直升机般在空中转身,而且是唯一能向后飞的鸟。
转换方向和着陆的妙技
鸟在空中的控制力十分惊人,它们转换方向的方法是鼓动一翼比另一翼较快。此法也使这翼上扬,以急速的角度改变方向。尾羽在这方面也很有用处。此外,尾羽能保持身体平衡,在必需时发生煞掣作用。雀鸟把尾羽又出又入地摆动,便可以避开树枝和避免彼此接近时发生冲撞,由此表明它们确是飞行专家。
至于着陆方面,雀鸟也具备一切必需的技巧,差不多以无法置信的巧妙程度安全着陆。雀鸟必须考虑本身的高度、速度、方向和任何风势,使着陆时不致大力冲击地面或倒撞在地面。有些大鸟必须跑前几尺以保持平衡。
雀鸟技巧地利用两翼和尾羽以减少速度和控制着陆,于是能够不动声息地飘然降落在树枝上。观察一下它在飞近陆地时的速度的这种技巧的确令人叹为观止。雀鸟有时实际上鼓翼向相反的方向飞行以避免降落得太快。
奇妙的设计
雀鸟被设计成宜于飞行是信而有征的,观察一下它们的骨骼和羽毛便可明白。它们有上臂附在肩胛关节和两枝骨的前臂上。这样可使骨与骨彼此连接,翼可以上下自由转动。雀鸟的胸骨不像人的胸骨那么扁平,反之它像船的龙骨。这样会有很多地方给特别为飞行设计和极之强有功的肌肉附着在胸骨的两旁。
骨骼本身的设计也合乎理想,它们主要是薄壁管子。在大鸟方面,骨骼是精致的内部支撑物。结果,骨骼提供轻而有力的支撑。例如,军舰鸟的翼幅达七尺(2公尺),体重仅有四安士(113克)。较大的骨也含有气囊。这些气囊是肺的附属物或补助物,在必要时可供给额外的氧气以维持雀鸟的高度活动。
羽毛的设计也非常奇妙。一只鸟可能有2,000至8,000根羽毛。每一根羽毛装备有数百羽枝,从中空的羽干伸出,每根羽枝有数百小羽枝分出,小羽枝又分出许多钩状的小钩针。据估计一根六寸(15公分)长的鸽子羽毛便约有990,000小羽枝和数百万小钩针。这一切连锁造成最高效率的密气作用,使翼面轻便、保温、和防水。羽毛也使翼的面积大大增加,但翼的重量却增加极少。
翼的羽毛可分为三大类。最大的是大羽,它们在翼尖四周,对转变方向和鼓翼飞翔十分重要。猛禽的大羽在向外的一半稍为狭窄。这样显然使猛禽能巧妙地利用天然气流以较锐的角度上升。第二类羽毛附在下臂,第三类羽毛则附在上臂。这几种羽毛在飞翔方面均担任重要角色。
奇迹抑或盲目的机遇
略为剖析一下雀鸟的飞翔使人不禁停下来思考。经过百数十年的精心设计、实验和分析之后,人已能模仿雀鸟飞翔的若干方面。可是,人必须倚靠复杂的工具才能飞翔,但却及不上雀鸟的本能。人虽能制造滑翔飞机和今日的超音速飞机,但却无法完全模仿雀鸟的鼓翼,而雀鸟一鼓翼便产生推进力或抗力。那么,雀鸟倚靠这么多种因素的飞翔能力是怎样来的呢?
有人声称雀鸟是从爬虫类进化而来,爬虫的鳞逐渐转变成羽毛。它们以一种所谓始祖鸟的古鸟化石为证,由于这种鸟的化石有牙齿和骨质的尾,遂被指称为“失落的连环”。可是,它们无视许多重要方面,爬虫是冷血和举动缓慢的生物,而雀鸟却是热血和属于最活跃的生物之一。飞翔是要依靠多种协调的因素同时存在的。
值得留意的是,始祖鸟一早便有充分发展完成的翼,翼上有的纯粹羽毛(不是由鳞在发展中的羽毛),以及特别适合栖于树上的足。因此,始祖鸟并不是从爬虫进化而来的。
的确,飞翔能力不能诿之于仅是机遇,仔细的研究提供令人信服的证据,表明鸟的飞翔是起源于上帝的。关于雀鸟的一切,如流线型的身体,大而轻的翼,特殊的骨骼构造和飞翔的复杂性所需的一切本能均表明有一位比人高超得多的聪慧设计者存在。对于雀鸟飞行的奇迹,我们的尊崇应该归于这一位,耶和华上帝。——诗篇148:1,7,10。
[第25页的图解]
(排版后的式样,见出版物)
流动的空气
扬力
抗力
重力
鸟翼的动力
[第26页的图解]
(排版后的式样,见出版物)
上升的暖气流
滑翔
上升的暖气流