האם הצופית עפה כציפור או כחרק?

העובדה שהצופית מרחפת מעל פרח אחד, וטסה במהירות ובפתאומיות רבה לפרח אחר מרשימה, אך גם מעוררת שאלות בעניין מנגנון התעופה שלה. האם אפשר לחקות את מנגנון התעופה היעיל של הציפור הזעירה בכלי תעופה מלאכותי, דוגמת מסוק?

מאת: דפנה חיים לנגפורד

העובדה שהצופית מרחפת מעל פרח אחד, וטסה במהירות ובפתאומיות רבה לפרח אחר מרשימה, אך גם מעוררת שאלות בעניין מנגנון התעופה שלה. האם אפשר לחקות את מנגנון התעופה היעיל של הציפור הזעירה בכלי תעופה מלאכותי, דוגמת מסוק?
הצופית, הידועה גם בשם יונק הדבש, משתייכת למין הציפורים הקטנות ביותר. עם זאת, מהירות התעופה ויכולת הריחוף המרשימות של הצופית עוררו סקרנות רבה. חוקרים מצאו שהציפור הקטנה מסוגלת להניע את הכנף עשרות רבות של פעמים בשניה אחת (בין 50-80) עובדה שמאפשרת לה להגיע למהירות של מעל 50 קמ”ש. בזמן תעופה, נמדד שפעימות ליבה מגיעות ל 1,260 לשנייה, כלומר קצב חילוף החומרים של הצופית מהיר כל כך, עד שעליה לאכול מספר פעמים רב מאוד ולמעשה לאכול משקל השווה למשקל גופה בכל שעה. בלילה, על מנת לא לרעוב, המטבוליזם של הצופית יורד משמעותית והיא למעשה מצויה במצב מטבולי הדומה למצב של תרדמת חורף.
מזה זמן, תעופת הצופית מעוררת ענין בקרב מדענים, חלקם חשבו שתעופת הצופית דומה לתעופת חרקים, בעוד אחרים טענו שתעופת הצופית דומה לתעופת ציפורים כאשר הכנף משמשת כעין להב. באמצעות סימולציה אווירודינמית של תעופת הצופית בתלת ממד, נמצא שהצופית מגיעה ליכולות האוירובטיות שלה באמצעות מערכת כוחות אווירודינמיים הדומים יותר לכוחות האווירודינמיים המאפיינים תעופת חרקים, מאשר לאלה המאפיינים תעופת ציפורים.
על מנת לרחף מעל הפרח, הצופית נדרשת לכוח עילוי מספק. בעוד ציפורים אחרות משתמשות בנפנוף כנפיים, כוח העילוי במקרה זה, מקורו אינו ברפרוף כנפיים מהיר, אלא במנגנון הרבה יותר מתוחכם: הצופית עושה שימוש במכניקת זרימת אוויר המאופינת בחוסר יציבות, זו גורמת למערבולות אויר בלתי נראות היוצרות את כוח עילוי שלו זקוקה הצופית על מנת לרחף ולרפרף בין פרח לפרח.

למשל, כיוון הכנפיים קדימה ולמטה יוצר מערבולות קטנות המצטרפות למערבולת גדולה יותר – אזור עם לחץ נמוך המאפשר עילוי. בנוסף, הציפורים הקטנות מגדילות את כוח העילוי באמצעות כיוונון עדין של הכנפיים לכיוון הרצוי.

עוד הבדל מעניין בין הצופיות לאחיותיהן הציפורים הוא יכולתן להפוך את הכנף וליצור כוח עילוי הפוך בעת הצורך. למרות שהצופיות גדולות בהרבה מהחרק המעופף הממוצע והן מערבלות את האוויר הרבה יותר מהחרק בזמן תנועה, תעופת הצופית קרובה יותר לתעופת חרקים מאשר לתעופת ציפורים.
חרקים כמו שפיריות, זבובים ויתושים יכולים לרחף ולזנק קדימה, אחורה ולצדדים. מבנה הכנפיים שלהם שונה מאד מכנפי הצופית והוא מכיל קרום דקיק ולא נוצות. גם חרקים עושים שימוש במכניזם של זרימת אויר בלתי יציב הגורם למערבולות שמייצרות כוח עילוי הדרוש לתעופה. גם כנפי החרק נעות כך שהן יכולות ליצור כוח עילוי חיובי דו צדדי.

בהמשך למידול מנגנון התעופה המרשים של הצופית, מנסות קבוצות חוקרים / מפתחים שונות ללמוד כיצד ניתן ליישם את התעופה המהירה והיעילה של הצופית במערכות תעופה ממוזערות לצרכים אזרחיים וצבאיים כאחד.

מעוף הצופית – הילוך איטי

צופית לעומת חרקים

מקור הידיעה