第 204 話：貓頭鷹的飛行特技

嘿美，就是你了！（ㄟ這台詞好像是別家的）

「#哈利波特」系列裡面主角的信使貓頭鷹（雪鴞），是人氣很高的動物角色，除了全身白色十分漂亮之外，其實飛行的姿態也非常的優雅，「大受歡迎、親近主角又不是主角本身」的結果，就是會被作者拿來血祭，灑狗血的效果非常好…（幫嘿美QQ…望向隔壁棚，血流成河的「#冰與火之歌」…）

其實鳥類的飛行能力真的很厲害，不管是在都市還是叢林中，複雜的天空線往往隱藏了無數的空氣動力學陷阱，例如大廈之間經常因為氣流的通路突然變窄成為風口；就算是在高空中，也隨時會有亂流突然出現，有時候風速會急速升高，甚至比鳥類的飛行速度還快。如果是笨拙的人類碰到這種狀況通常是會很慘：例如以時速70公里騎著摩托車時，突然來一陣也是時速70公里的側風（輕度颱風的中心風速），大概十個有九個要「犁田」摔車，然而鳥類卻能夠輕鬆應對，到底是如何做到的，到現在我們還搞不清楚。

英國的皇家獸醫學院（Royal Veterinary College）以及布里斯托大學（University of Bristol）的研究團隊在實驗室中建立了模擬飛行場，用訓練過的一隻名叫「莉莉」（Lily）的貓頭鷹來做實驗，讓牠飛過長度約17公尺的通道，在其中長約3.5公尺的範圍內架設10部每秒拍攝1000張的高速攝影機，搭配動作捕捉系統追蹤貓頭鷹的頭上、身體、翼尖、尾尖上的標記，這這段攝影區內用風扇灌入秒速 3.1，4.5，以及 5.2 公尺三種不同強度的風，看看貓頭鷹對這些風如何反應。

經過高速攝影追跡並重建貓頭鷹的動作發現，真的是超厲害！即使在飛行途中突然被強風吹襲，貓頭鷹的頭部與身體幾乎是完全不動——這樣說好像怪怪的，因為牠在飛，應該說是頭與身體的姿態完全不變，就像被懸吊起來一樣，牠完全靠翅膀的動作對應，主要的動作有兩個：提高翼尖，風速越大翼尖越高，另一個是改變翅膀的俯仰角（pitch angle），風速越大時，翅膀的前端會越往下壓。在這個過程中，頭部與驅幹能穩穩的保持原來的姿態，除了來自於前述翅膀精妙的控制之外，翅膀的質量超過全身的10%，有足夠質量可以來平衡姿勢，相較之下，人類的上肢只佔全身質量的 5%。

研究團隊的領導者，皇家獸醫學院的Jorn Cheney表示，這種「翅膀只要做細微的姿勢調整就能對應強勁的風速」的機能，幾乎可說是內建在貓頭鷹翅膀的力學結構裡面，所以鳥類能夠很輕鬆的應對。這有點像是棒球打擊中的「甜蜜點」：以球棒的特定位置打中球的話，握棒的手幾乎感受不到撞擊的震動，球又能飛得很遠，是理想的擊球點（當然，這是個典型的力學問題）。貓頭鷹利用翅膀高度與角度的調整迎向風壓，讓身體因風力產生的震動降到最低。

他們接下來的研究課題是，將從鳥類翅膀機構與動作所得到的啟發，應用於小型飛行器的懸吊系統之上。

這個研究於 10 月 21 日發表於英國「皇家學會期刊B」（Proceedings of the Royal Society B）。

布里斯托大學新聞稿：https://www.bristol.ac.uk/news/2020/october/bio-inspired-flight.html

Proceedings of the Royal Society B論文：https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.1748

影片（布里斯托大學提供）：https://youtu.be/aFXwI4-NRz8