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飛得和鳥一樣好的魚

Original publish date:Sep 11, 2010

編輯 Gene 報導

 

離開水的魚並沒啥了不起,除非牠們是飛出水面的。科學家利用風洞實驗發現,原來利用胸鰭和腹鰭滑翔的飛魚,能夠真的飛得和鳥類一樣好。

 

過去研究飛魚的科學家,只能利用其他動物相似的翅膀來猜測飛魚的空氣動力學。現在韓國首爾國立大學的機械工程師Hyungmin Park和Haecheon Choi直接把飛魚放進風洞中去瞭牠們是怎麼飛的。

韓國首爾全國漁業協同組合連合會提供了他們在日本海剛捉到的40隻飛魚(Cypselurus hiraii)。他們從冰桶中挑了五隻體形最相似的飛魚,交由韓國海事動物研究中心把魚乾燥並利用塑膠泡棉製作作成標本。他們把其中三隻的胸鰭和腹鰭拉出弄成類似雙翼飛機,第四隻魚僅拉出胸鰭,第五隻則把所有胸鰭和腹鰭收起。然後把五隻魚都送進風洞去測量。為了模擬在水面上的飛翔,他們把一缸水放進了風洞去做實驗。

 

結果他們發現,飛魚在風洞中能夠達到的最大上升力的角度,和飛魚在野外跳出水面的角度是一致的。同時,他們也發現飛魚在水面上滑翔時,是和水面平行的,那樣可以把升阻比(lift–to–drag ratio)提至最高,所以能夠在空中保持最長的滑翔時間。而胸鰭和腹鰭同時能夠讓飛魚在空中保持穩定。而飛魚的滑翔能力,和老鷹及海燕一樣好。

 

他們還發現,飛魚很神奇地把在水面上滑翔的阻力減少了14%。飛魚在水面上滑翔,原本會因為鰭表面的氣壓不同,而產生阻力。在滑翔時,翼下的氣壓會大於翼上的氣壓,而高氣壓會往低氣壓處移動,不過只能夠在翼尖發生,因此在滑翔當中翼尖處就會產生了會導致阻力的亂流。可是當飛魚接近水面上滑翔時,會產生地面效應(ground effect)而使得亂流消失。

 

飛魚可以利用地面效應在水面上飛翔長達400公尺!飛魚還會利用尾巴拍打水面在空中滑行。有些飛魚甚至演化出更大的尾鰭下葉來提高推力以助在空中滑行。飛魚為何在要空中滑翔呢?有兩個假設,一是牠們可以躲避獵食者,另一個是牠們在空中滑翔比在水中游泳還省力。

 

賓州西徹斯特大學的動物學家Frank Fish和Choi認為,這個研究有助研發出更省能源的航空器,例如可以用於改善「機翼翼地效應」(wing-in-ground effect)的載具。

 

 

參考來源:

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