Каков может быть максимальный размер летающего существа?

факты
наука

(Геннадий) #1

Например, в популярной мифологии Ближнего Востока есть огромная птица Рок.

Есть ли максимальный размер на летающих существ? Как атмосфера планеты влияет на размеры тела?


(Виталий) #2

Это зависит от многих факторов. Научный способ, как подойти к этой проблеме, называется аллометрией. Если мы изменим некоторые условия, физические параметры более или менее меняются с определенной силой изменения. Так, например, есть закон Клейбера (связывает скорость основного обмена и массу организма).

источник

Таким образом, если масса кошки в 100 раз больше массы мыши, то основной обмен у кошки лишь в 32 раза больше, чем таковой у мыши.

Аналогичные законы могут быть выведены для полета, что позволяет нам оценить, насколько трудно было бы летать в очень разряженной атмосфере, такой как Марс, или в очень плотной атмосфере Венеры.

Сила для поддержания полета

Согласно книге «Моделирование летающей птицы» (Modelling the Flying Bird) C.J. Pennycuick, полет птицы вызывает изменение скорости воздуха. Эта скорость приблизительно рассчитывается как:

Этих трех законов должно быть достаточно, чтобы ответить на ваш вопрос практически в любой среде. Вы можете рассчитать, сколько энергии вам нужно для полета и сколько энергии доступно примерно из пищи для животных любых размеров.

Попробуем рассчитать некоторые вещи для Кетцалькоатлья, самого большого животного, которое когда-либо летало. (Размах крыльев 10 м и масса 200 кг).

источник

Согласно формуле для скоростей v = 12,7 км/час. Мощность, необходимая для этого, составляет около 7 кВт, что составляет 10 лошадиных сил. Учитывая, что животное примерно имеет размер лошади, кажется разумным, и мы видим, что полет, вероятно, был довольно сложной задачей.

Для боевого орла (4,6 кг, размах крыльев 2 м). Мы получаем v=10 км/час, а требуемая мощность - 120 Вт. Это уже более реалистично.

Мы можем видеть, что самолеты могут летать с довольно небольшим размахом крыльев, но только потому, что они могут использовать чрезвычайно большую мощность своих двигателей. У животных нет такого преимущества, и им нужен больший размах крыльев.

Это может стать проблемой, если есть 20-тонное животное. Ему потребовало 100 м размаха крыльев, чтобы получить разумные требования к мощности. Но его крылья все еще из плоти и костей, и это, вероятно, не сможет поддерживать вес.

Плотная атмосфера

Мы также можем видеть, что полет на Венере (если бы он проходил в воздухе) потребовал бы 20-кратной меньшей мощности, и там могли бы летать гораздо большие животные. Может быть, даже больше, потому что для очень плотной атмосферы закон Архимеда начнет уменьшать массу животных, что сделает полёт еще проще. В очень плотных атмосферах полет будет очень похож на плавание, а птицы могут быть похожи на рыбу.