Математики окончательно расшифровали секрет долгого парения птиц
Москва, 18:58, 02 Авг 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Перелетные птицы часто используют теплые атмосферные течения — термики, чтобы набирать высоту с небольшим расходом энергии при своих перелетах на дальние расстояния.
Это поведение известно как термические полеты, требующие принятия сложных решений в турбулентной среде поднимающихся столбов теплого воздуха от нагретой солнцем земной поверхности.
Но как именно птицы ориентируются в этой постоянно меняющейся среде, чтобы оптимизировать свои термические полеты, было неизвестно до тех пор, пока группа физиков и биологов из Калифорнийского университета Сан-Диего не рассмотрела эту проблему.
На этой неделе в журнале Proceedings Национальной Академии наук ученые продемонстрировали математические модели того, как планеристы могли бы более эффективно парить путем использования стратегий, которые птицы используют для навигации своего пути через термики.
Для решения этой проблемы ученые создали сочетание численного моделирования атмосферных потоков с уравнениями, изначально разработанными для моделирования поведения животных. Эти алгоритмы были написаны таким образом, чтобы обучить планериста ориентироваться в сложной турбулентной среде на основе обратной связи, позволяющей повысить производительность летательного аппарата.
Для повышения производительности исследователи учли угол крена и угол атаки крыльев планера, а также колебания температуры в пределах теплового воздействия на вертикальную скорость.
Зондируя сигналы окружающей среды — вертикальный ветер, ускорение и крутящий момент, аппарат способен подниматься и оставаться в пределах теплообменного контура, где подъем, как правило, максимальный и планер может избежать потери высоты.
Исследователи пишут в своей статье, что именно крутящий момент и вертикальные ускорения являются сенсомоторными сигналами, которые наиболее оперативно направляют птиц по наиболее эффективным парящим путям в восходящих потоках, а вовсе не различия в температуре.
Температура восходящих потоков настолько не важна, по мнению ученых, что датчик температуры можно смело перестать устанавливать на автономные летательные аппараты.
Эти результаты проливают свет на процессы принятия решений, которые птицы могут использовать, чтобы успешно ориентироваться в потоках турбулентных сред и способствовать разработке простых приборов, которые позволят планерам летать на дальние расстояния с минимальными затратами энергии.
