Několik poznámek o létání

Několik poznámek o létání
Několik poznámek o létání
Několik poznámek o létání
Několik poznámek o létání
Několik poznámek o létání
Obsah
  1. Křídla
  2. Prsní svaly
  3. Vztlak
  4. Hmotnost
  5. Typy létání, které se mohou týkat i papoušků

Zoologicky představuje let pohyb živočichů pomocí křídel, která dokážou vyvinout aktivním pohybem aerodynamickou sílu překonávající zemskou tíži. Vzniklá síla vyrovnává sílu tíže (tzn. v tomto případě hmotnost ptáka v gravitačním poli Země) a uvádí ptáka do pohybu atmosférou. Důležitou aerodynamickou podmínkou pro dokonalého ptačího letce je umístění těžiště celého těla pod nosnými plochami křídel, čemuž napomáhá konstrukční uspořádání ptáka jako hornoplošníku.

Křídla

Ptačí křídla se svou anatomií a konstrukcí podobají lidské paži v jednotlivých prvcích, které se však v detailu od sebe liší zejména v části odpovídající ruce člověka s prsty – ty jsou u ptáků redukovány. Kostru křídel připevňují k hrudnímu koši (sternum) pletence lopatkové, jejichž součástí jsou kosti krkavčí (coracoideae), které nasedají na přední hranu prsní kosti a jako sloupy podpírají ramenní klouby. Lopatky (scapulae) tvoří šavlovitý útvar rovnoběžný s páteří, spojený vazy se žebry. Klíční kosti (claviculae) srůstají do vidlicového útva­ru – furculy. V místě spojení všech těchto tří kostí se nachází otvor – kanálek, kterým prochází šlacha zdvihačů křídel. Nejmo­hutnější kostí křídel je kost pažní (humerus), která kloubní hlavicí zapadá do jamky tvořené kostí krkavčí, furculou a lopatkou. Na hlavici je ještě otvůrek, kterým vniká do kosti vzduch z meziklíčkového vzdušného vaku. Nejdelší část křídla představuje oddíl složený ze silnější kosti loketní (ulna) a slabší kosti vřetenní (radius). O loketní kost se opírají brky loketní letky. Na loketní kloub je elastickým vazivovým pouzdrem napojeno zápěstí, tvořené jen dvěma kostmi. Ostatní kosti srostly se třemi kůstkami záprstními do společného útvaru – carpometacarpus, na nějž nasedá většina ručních letek. Z prstů se zachovaly jen tři a podle posledních poznatků se jedná o prsty II., III. a IV. Prst III. má dva články, prst IV. má jen jeden článek a na II. prst je napojen svazek per zvaný křidélko – alula. Tento prst je vztyčený a pták jej používá při letových manévrech a při přistávání (zabraňuje vzniku vířivých vzdušných proudů na křídlech).

Prsní svaly

Nejmohutnější svalovina pro pohyb křídel je na prsou. Jsou to hlavně dva svaly, jejichž hmotnost představuje 15 % hmotnosti ptáka, u vynikajících letců (fregatka, holub) může jejich hmotnost dosahovat až 35 % hmotnosti těla. Silnějším z obou svalů je velký sval prsní (musculus pectoralis major), který táhne křídlo směrem dolů. Pod ním je na prsní kosti hluboký sval prsní (musculus supracoracoideus), jehož šlacha prochází otvorem mezi třemi kostmi lopatkového pletence a upíná se svrchu na pažní kost, kterou při letu zvedá. Zvedání je energeticky méně náročné, proto hmotnost tohoto svalu je asi jen 10 % hmotnosti velkého prsního svalu.

Vztlak

Aby pták vzlétl, musí překonat zemskou tíži – gravitaci, k tomu je jeho tělo uzpůsobeno svým aerodynamickým tvarem připomínajícím kapku, včetně profilu křídel jako nosné plochy. Při startu ze země chybí pro vzlétnutí počáteční rychlost, pták si proto musí pomoci rozběhem nebo výskokem a máváním křídly pod vysokým úhlem náběhu – podobně jako při přistávání. Start, ale i přistání jsou energeticky nejnáročnější, proto je pro větší ptáky výhodné startovat proti větru. Let umožňuje klenutá (konvexní) horní plocha křídel a spodní vydutá (konkávní) strana. Částice (molekuly) vzduchu, které obtékají horní část profilu křídel, vykonávají delší dráhu než u plochy spodní. Na svrchní straně se proto rychlost proudění a kinetický tlak zvyšují a na spodní straně snižují. Tím vzniká nahoře podtlak vytvářející sílu, která ptačí tělo zvedá. Pod křídly jsou poměry opačné, vedoucí ke zvýšení statického tlaku, jenž tlačí křídlo vzhůru. V bezvětří se pohybují molekuly vzduchu Brownovým pohybem všemi směry a vytváří tzv. statický tlak „q“, naproti tomu při proudění vzniká tlak kinetický „p“. Bernoulliho rovnice P+q=konstanta dokazuje, že mezi oběma tlaky existují konstantní vztahy. Čím je jeden tlak vyšší, tím musí být ten druhý nižší. Aerodynamické uspořádání těla letícího ptáka odklání proti němu proudící vzduch směrem dolů a ten vytváří sílu směřující vzhůru, která tělo ptáka zvedá. Tuto sílu známe pod pojmem vztlak.

V rovnovážném stavu je za letu tíha ptáka (tj. jeho hmotnost v gravitačním poli Země směřující kolmo dolů) v rovnováze s výslednou aerodynamickou silou (výslednicí vztlaku a odporu), jejíž působiště je soustředěno v tzv. aerodynamickém středu – v těžišti tlakových sil. Vztlak je síla kolmá na aerodynamický odpor vzduchu při obtékání ptačího těla vzduchem. Nárůst vztlaku se zvyšuje se čtvercem rychlosti vzdušného proudu. Proti letu ptáka působí aerodynamický odpor, který závisí na tvaru, ploše a postavení křídel, na tření o povrch těla a na indukovaném odporu. Tento odpor vzniká při tendenci vyrovnat tlak na horní a spodní ploše křídel, přičemž se tvoří vířivé, turbulentní proudění za odtokovou hranou křídel. Největší brzdící síla působí na špičkách křídel. Pták se umí s touto silou vyrovnávat, třeba zúžením a zašpičatěním křídla. Velikost vztlaku a odporu závisí rovněž na úhlu náběhu křídla. Náběhem se rozumí postavení osy profilu křídla k vodorovné rovině a směru proudění vzduchu. Vznikne tak při vodorovném letu velmi ostrý úhel náběhu křídel od 3 do10 stupňů, což je ideální stav pro vytváření vztlaku a překonávání aerodynamického odporu. Při jeho velké změně se stává úhel negativní a křídlo je tlačeno nikoli nahoru, ale naopak dolů, což pták použije pro změnu rychlosti letu, při manévrování či přistávání. Při úhlu náběhu nad 15 stupňů se vztlak sníží tak, že se pták začne propadat, a při 90 stupních vztlak zmizí a křídlo se stává účinnou brzdou přistávací rychlosti. Přistávání je nejkritičtějším manévrem, jímž je nutné zredukovat kinetickou energii letu. V první fázi, kdy jsou křídla nastavena na velký úhel náběhu, pomáhá široce roztažený a sklopený ocas zastavit let. Těsně před dosednutím se sklopí na opačnou stranu, aby vytvořil maximální vztlak, který vyrovná tíhu ptáka v gravitačním poli a současně zabrání jeho překlopení dozadu. Snadněji přistávají ptáci s malým plošným zatížením křídel. Pták pohybem křídel může reagovat na vnější podněty prostředí velmi rychle; nejrychlejší reakce u člověka je cca 0,06 s, u ptáků 0,006 s.

Hmotnost

Na letové schopnosti má rozhodující vliv také hmotnost ptačího těla a tím i plošné zatížení křídla. Mezi ptáky s největší hmotností a plošným zatížením patří například albatros rodu Diomedea o hmotnosti 9 830 g, s plochou křídel 6 220 cm2 a plošným zatížením 1,58 g/cm2 (rozpětí přes 3 m). Sup bělohlavý (Gyps fulvus) má hmotnost 7 500 g, plochu křídel 10 450 cm2 a plošné zatížení 0,72 g/cm2 (je velký 95–110 cm a má rozpětí 230–265 cm), holub doupňák (Columba oenas) má hmotnost 202 g, plochu křídel 840 cm2 a plošné zatížení 0,24 g/cm2 (délka 32–34 cm, rozpětí 65–70 cm), vrabec domácí (Passer domesticus) má hmotnost 29 g, plochu křídel 120 cm2 a plošné zatížení 0,24 g/cm2. Má-li pták letět pomalu, musí mít co největší plochu křídel, což znamená velký odpor, takže při zrychlování letu zmenšuje plochu křídel jejich stažením (připažením) do tvaru písmena M. Takový let je typický pro dravce. Větší ptáci musí pracovat s nižší frekvencí pohybu křídel, protože jejich kostra by nevydržela napětí z velkých setrvačných sil. Z toho bylo odvozeno, že pro krajní možnost frekvence mávání s využitím svalů umožňující let je nejvyšší hmotnost ptáka zhruba 12–15 kg. Kosti křídel musí mít dostatečnou tuhost a minimální hmotnost. Ke zlomení pažní kosti (humerus) dochází u ptáků při zatížení 125 Mpa (megapascal odpovídá síle jednoho newtonu působící na plochu jednoho milimetru čtverečního). Například fregatka obecná (Fregata minor), nejlepší letec s rozpětím křídel 2 m, délkou 85–105 cm a o hmotnosti 1 200–1 600 g má hmotnost kostry 100 g. Hmotnost kostry ptačího těla se u většiny ptáků pohybuje kolem 4 % hmotnosti těla.

Když si koupíme jakýkoli atlas papoušků nebo i odbornou knihu o chovu papoušků, nenajdeme nic o jejich letových schopnostech a technice letu ptáků jako takových – proč? Protože papoušek má sedět ve své ubikaci a nemá co létat, nanejvýš trochu po voliéře či po bytě, takže o létání nepotřebuje chovatel nebo vlastník papouščího společníka nic vědět – k čemu by mu to bylo? Létání v přírodě na volno praktikuje jen nemnoho nadšenců, kteří chtějí riskovat, že jim papoušek uletí, a kvůli nim se také není nutno v literatuře principem a typy létání zabývat. Šťastné chvíle, byť i jen krátkého letu, zažije málokterý papoušek, ti ostatní poskakují po bidlech, aby se tak zbavili stresu a vnitřního napětí z nenaplněné touhy po nějaké přirozené činnosti a možnosti použít svá křídla.

Autor textu Miloslav Josefovič
Autor fotografií zdroj: Shutterstock