Почему бабочки порхают?

Др. Дэвид Кетчпул (David Catchpoole)

Думали ли вы когда-нибудь о том, что бабочка со своим порывистым порхающим полётом является «примитивным» и неумелым летающим насекомым? В конце концов, если сравнить её крылышки с прекрасно обтекаемыми «летательными» крыльями птиц и самолётов, то они и не выглядят аэродинамическими. И в самом деле, ещё 10 лет назад традиционные законы аэродинамики не могли объяснить,

каким образом насекомые вообще могут летать,¹ не говоря уже о таких мастерских маневрах, которые они проделывают на маленьких скоростях—парят, летают назад и в стороны, сохраняя при этом полный контроль полёта.

Однако за последнее десятилетие исследователи обнаружили множество «нетрадиционных» способов, которые используют эти лёгкие воздухоплаватели для того, чтобы находиться в воздухе.² Например, одно особое маховое движение создаёт вихревой воздушный поток (вортекс) на краях крылышка, генерируя часть подъемной силы, которую «традиционная стационарная аэродинамика» была не в состоянии объяснить.³

Но после того, как исследователи сняли на плёнку и детально изучили полёт бабочек адмиралов в «аэродинамической трубе», их удивил целый ряд сложных движений крылышка бабочки, которые позволяют генерировать больше подъемной силы, чем простые махи: «Захват попутного воздушного потока, два различных типа вихревого потока (вортекса) на передней кромке крыла, активные и неактивные движения вверх». И всё это в дополнение к использованию вращательных движений и механизма «хлопокфлинг» Вайса-Фогга.⁴ Но более удивительным было то, что бабочка адмирал часто использовала совершенно разные механизмы при каждом последующем взмахе крылышка!

Теперь мы понимаем, что бабочки порхают не потому, что они «примитивные», а потому что они выбирают каждый взмах крыла из имеющегося набора поворотов, шлепков, хлопков и бросков. Говоря словами исследователей, «трепетное порхание бабочек—это не беспорядочное, неуправляемое блуждание в воздухе, а результат мастерства во множестве аэродинамических механизмов». Не удивительно, что бабочки настолько хороши во взлетах в воздух, маневрировании, сохранении ровного полёта и приземлении. Аэроинженеры мечтают скопировать эти механизмы, например, для создания шпионских роботов «насекомых»⁵ , однако им ещё очень далеко до того, когда они смогут подражать удивительным способностям летающих насекомых.6 Например, разработка программного обеспечения в летательном аппарате, созданном руками человека, требует долгих лет человеческих усилий и мощных компьютерных микросхем для её осуществления.

Было подсчитано, что центр управления полётом в мозгу мухи насчитывает около 3000 нейронов, что «даёт насекомому меньше вычислительных возможностей, чем обычному тостеру. И всё же это насекомое проворнее в своих движениях, чем летательные аппараты, которые оснащены сверхбыстрой цифровой электроникой». Итак, как же насекомые осуществляют управление полётом при таком широком диапазоне пилотажных способностей? Кто-то заметил: «Если инженерам когда-нибудь удастся понять, как работают эти механизмы, то произойдет революция в аэронавтике».⁷ Но есть один инженер, который знает и понимает. Он—Тот, Кто необычным образом соединил эти летающие чудеса с самого начала—Господь, Создатель неба и земли.