版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

自然界沒有鳥帶護(hù)目鏡，它們壓根就不需要額外設(shè)備在飛行中防風(fēng)沙，因?yàn)樗鼈冄劬ι嫌幸粋€叫瞬膜的器官，簡單來說就是“第三眼瞼”，在高速飛行過程中有保護(hù)眼球的作用。

那層半透明的就是瞬膜 圖源：pinterest

但今天，我們不是帶大家了解鳥的瞬膜，而是介紹一只真的戴著護(hù)目鏡的鳥。當(dāng)然，眼鏡不是鳥自己戴的，而是科學(xué)家給它戴上的。

科學(xué)家為什么給它戴護(hù)目鏡呢？鳥有瞬膜，戴護(hù)目鏡豈不是瞧不起鳥兒自身的本領(lǐng)嗎？如果你想要知道真相，就接著看下去吧！

如何馴服一只鳥帶上護(hù)目鏡？

這只被科學(xué)家戴上護(hù)目鏡的鳥名叫歐比，一只來自斯坦福大學(xué)的太平洋鸚哥（Forpus coelestis）

戴護(hù)目鏡的太平洋鸚哥 圖源：Eric Gutierrez

科學(xué)家給它戴上的是一個3D打印定制的護(hù)目鏡，鏡片的材質(zhì)很普通——聚碳酸酯，可以防激光的直射。在此之前，從沒有人專門給鳥造過護(hù)目鏡，因此制作過程就是一個試錯的過程，經(jīng)過大量的嘗試，科學(xué)家終于讓鏡片的厚度和重量達(dá)到了最合適的情況。

專門定制的護(hù)目鏡 圖源：文獻(xiàn)1

科學(xué)家們原本找來了三只太平洋鸚哥來戴護(hù)目鏡，但只有一只適應(yīng)了，正是歐比。他們花了好幾個月的時間，天天喂它吃新鮮西藍(lán)花和種子，才讓它老實(shí)戴上護(hù)目鏡。

圖源：Eric Gutierrez

費(fèi)了那么大力氣，科學(xué)家肯定不只是想看看鳥帶護(hù)目鏡飛行有什么反應(yīng)，要是實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼婺敲春唵危烙嬁茖W(xué)家申請的經(jīng)費(fèi)都下不來。那真實(shí)原因到底是什么呢？咱們不妨繼續(xù)往下看。

戴著護(hù)目鏡飛行的歐比 圖源：Eric Gutierrez

給鳥兒帶護(hù)目鏡的真相

前面提到，護(hù)目鏡對歐比來說有一個重要的作用——防激光。太亮的光照到眼睛會造成損害，更何況能量密度極高的極光，當(dāng)激光以極小的照射面積射到眼球上時，高能量就會讓眼球組織的溫度急劇升高，致使眼球被灼傷。即便有瞬膜保護(hù)的鳥兒，都無法避免激光直射眼睛的損害。

訓(xùn)練過程 圖源：Eric Gutierrez

那為什么要用到激光？因?yàn)榭茖W(xué)家想要做的實(shí)驗(yàn)需要用到激光，所以才給實(shí)驗(yàn)對象歐比戴上護(hù)目鏡。而實(shí)驗(yàn)研究便是關(guān)于鳥在飛行拍打翅膀的過程中，產(chǎn)生渦流和升力的問題。

研究原理 圖源：文獻(xiàn)1

對于固定機(jī)翼的飛機(jī)來說，下翼面的壓強(qiáng)比上翼面高，在上、下翼面壓強(qiáng)差的作用下，下翼面的氣流就繞過翼尖流向上翼面。由于上、下翼面氣流在后緣處具有不同的流向，于是就形成渦流。而機(jī)翼上產(chǎn)生的升力越多，渦流也就越強(qiáng)。這就是渦升力。

一般做流體力學(xué)的研究，就得觀察記錄下流體的變化過程。想要記錄下空氣的流體變化，就得用上激光。

在激光中飛行的歐比 圖源：Eric Gutierrez

但光有激光是不夠的，還得在歐比飛行空中噴一些氣溶膠液體，模擬空中的一層薄霧，這樣才能將空氣的流動展現(xiàn)出來。

如果沒有氣溶膠，激光會直接穿透空氣，不會發(fā)生折射，也不會發(fā)生反射，自然不能展現(xiàn)空氣的流動變化，激光輻照就照了個寂寞。

在霧氣中飛行的歐比，通過激光可以看到流體的變化

圖源：Eric Gutierrez

你可以看到，在歐比振翅的過程中會產(chǎn)生渦流，類似于飛機(jī)產(chǎn)生的渦流。

不過和固定機(jī)翼的飛機(jī)產(chǎn)生的渦流不一樣的地方是，前者的比后者的不穩(wěn)定，一下就“碎”了。飛機(jī)產(chǎn)生的渦流要在飛機(jī)飛遠(yuǎn)后才碎，而鳥的則是飛出去拍打翅膀不到3下就碎了。

很明顯，鳥的振翅產(chǎn)生的渦流比飛機(jī)產(chǎn)生渦流復(fù)雜的多。

振翅過程中的產(chǎn)生的渦流 圖源：文獻(xiàn)1

知道了鳥在振翅中產(chǎn)生的渦流變化，便可以通過翅膀運(yùn)動學(xué)方程、空氣動力學(xué)模型、姿態(tài)運(yùn)動學(xué)方程以及質(zhì)心的動力學(xué)方程等建立模型，然后分析飛行過程中不同時刻的升力和阻力，最終了解鳥兒振翅是如何穩(wěn)定飛行的……

當(dāng)然這只是理想情況，因?yàn)檫@位科學(xué)家到最后還是沒搞懂渦流的變化規(guī)律（也不可能這么簡單），只是提出了一個解決問題的構(gòu)思，并通過給鳥戴上護(hù)目鏡嘗試研究……

不過，隨著科學(xué)技術(shù)的成熟，也許在不遠(yuǎn)的將來，我們真能設(shè)計出大型的振翅飛行器。

對了，為了解決護(hù)目鏡起霧的問題，科學(xué)家在鏡片內(nèi)側(cè)涂了薄薄一層剃須膏，很有用，也許你可以在你眼鏡上試試。

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！