Огромный альбатрос может часами держаться над океаном почти без взмахов крыльев. Он не нарушает законы физики и не обладает неисчерпаемым запасом сил: птица извлекает энергию из движения воздуха. Этот способ полёта называют динамическим парением.
Особенно хорошо такой приём освоили странствующие альбатросы, обитающие над ветреным Южным океаном. Их длинные узкие крылья позволяют эффективно планировать, а ветер над волнами создаёт подходящие условия для набора скорости. Поэтому большую часть пути птица проводит с расправленными крыльями.
Секрет связан с тем, что скорость ветра меняется с высотой. Непосредственно над водой воздушный поток замедляется из-за трения о поверхность и волнения. Выше, даже на небольшой высоте, ветер часто заметно сильнее.
Птица поднимается из слоя относительно медленного воздуха в более быстрый поток, меняет направление и затем снижается. Во время этих манёвров она получает дополнительную энергию от разницы скоростей ветра. Повторяя подъёмы, развороты и спуски, альбатрос компенсирует часть потерь на сопротивление воздуха.
Со стороны траектория выглядит как череда плавных дуг над гребнями волн. Это не беспорядочные движения, а способ использовать окружающую среду вместо постоянной работы грудных мышц. Поэтому альбатросу выгоднее непрерывно менять высоту и направление, чем просто лететь по прямой.
Важную роль играют и восходящие потоки возле волн. Когда ветер обтекает их склоны, воздух местами поднимается вверх и помогает птице удерживать высоту. В слабый ветер такой подъём может дополнять динамическое парение.
Учёные из Океанографического института Вудс-Хоул анализировали перемещения странствующих альбатросов по GPS. Исследование показало, что птицы подстраивают манёвры под силу ветра, а скорость их полёта не растёт бесконечно. Вероятно, они избегают слишком больших нагрузок на крылья.
В исследовании, опубликованном в 2022 году, использовались траектории 46 птиц. При усилении ветра их воздушная скорость возрастала примерно до 20 метров в секунду, после чего наблюдалось ограничение. Авторы связали это с необходимостью сохранять безопасную нагрузку на крылья, но подчеркнули, что это объяснение остаётся гипотезой.
Размах крыльев странствующего альбатроса может превышать три метра. Длинное крыло помогает уменьшать затраты энергии при планировании, однако само по себе не заменяет ветер. У этих птиц есть и особый механизм в плечевом суставе, позволяющий удерживать расправленные крылья с небольшими мышечными усилиями.
Выражение «летает без взмахов» не означает, что альбатрос никогда не машет крыльями. При взлёте, посадке и в неблагоприятных условиях активный полёт всё же нужен. Главная особенность заключается в том, что на длинных морских маршрутах взмахи становятся редкими.
Динамическое парение не ограничивается только альбатросами. Исследователи Оксфордского университета показали, что сходным способом пользуются и некоторые другие морские птицы, например малые буревестники. Однако сочетание взмахов и парения у разных видов отличается.
Изучение этих манёвров полезно не только биологам. Инженеры рассматривают возможность применять похожие принципы в беспилотных планерах, чтобы увеличивать дальность полёта без дополнительного расхода энергии. Природа показывает, как точно настроенное движение может превращать ветер в источник тяги.