วงศ์นกฮัมมิ่งเบิร์ด จัดอยู่ในอันดับ Apodiformes มี 340 สปีชีส์

นกเหล่านี้มีลักษณะพิเศษด้วยขนาดที่เล็ก ขนนกที่มีชีวิตชีวา และการกระพือปีกที่รวดเร็วซึ่งทำให้เกิดภาพเบลอเหมือนอัญมณีระหว่างการบิน

นกฮัมมิ่งเบิร์ดได้ชื่อมาจากเสียงฮัมที่เกิดจากการสั่นของปีก โดยมีความถี่ของปีกที่สูงถึง 50 ครั้งต่อวินาที มีลักษณะปากที่เรียวยาว ปีกแคบที่มีรูปร่างแปรผัน และเท้าเล็ก

คุณเคยประหลาดใจกับความสามารถทางอากาศของนกฮัมมิ่งเบิร์ดหรือไม่? พวกมันสามารถลอยอยู่กลางอากาศ เคลื่อนที่ในแนวตั้งเหมือนเฮลิคอปเตอร์ และแม้แต่บินถอยหลังได้ ด้วยความเร็วสูงสุด 34 ไมล์ต่อชั่วโมง (54 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) และด้วยความถี่ของปีกนกที่สูงถึง 80 ครั้งต่อวินาที ความสามารถในการบินของพวกมันจึงน่าประหลาดใจและทำให้นักวิทยาศาสตร์เกิดความสนใจ แต่นกฮัมมิ่งเบิร์ดจะลอยอยู่กลางอากาศได้อย่างไร?

1. โครงสร้างปีก:

การทำความเข้าใจกลไกการบินของนกฮัมมิ่งเบิร์ดเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบโครงสร้างปีกของพวกมัน

นกฮัมมิงเบิร์ดมีปีกที่มีความยืดหยุ่นสูงซึ่งสามารถหมุนได้สามมิติ ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง ขึ้นและลง และซ้ายและขวา ความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้พวกมันสามารถควบคุมมุมและทิศทางของปีก ทำให้เกิดการไหลเวียนของอากาศและการยกตัวที่แตกต่างกัน แรงยกหมายถึงแรงขึ้นที่กระทำโดยอากาศต่อวัตถุ เพื่อพิจารณาว่าจะสามารถบินได้หรือไม่

ในระหว่างการบินไปข้างหน้า นกฮัมมิงเบิร์ดจะเอียงปีกไปด้านหลัง ทำให้เกิดมุมที่คมชัดกับระนาบแนวนอน โครงสร้างนี้ก่อให้เกิดพื้นที่ความดันต่ำเหนือปีกและพื้นที่แรงดันสูงด้านล่าง ส่งผลให้เกิดแรงยกขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดัน กลไกการสร้างแรงยกนี้เป็นพื้นฐานในการบินของนกส่วนใหญ่

หากต้องการบินลอยอยู่กลางอากาศ นกฮัมมิ่งเบิร์ดจะปรับมุมปีกโดยเอียงไปข้างหน้า ทำให้เกิดมุมทื่อกับระนาบแนวนอน การตั้งค่านี้ก่อให้เกิดบริเวณความกดอากาศต่ำใต้ปีกและบริเวณความกดอากาศสูงด้านบน ทำให้เกิดแรงยกลงด้านล่างซึ่งช่วยรักษาสมดุลของแรงโน้มถ่วง ทำให้นกฮัมมิ่งเบิร์ดสามารถรักษาสมดุลได้

2. รูปแบบการเคลื่อนไหวของปีก:

นอกจากการเปลี่ยนมุมปีกแล้ว นกฮัมมิ่งเบิร์ดยังปรับเปลี่ยนรูปแบบการเคลื่อนไหวของปีกอีกด้วย

โดยปกติแล้ว นกจะเร่งความเร็วในช่วงจังหวะลงและชะลอตัวลงระหว่างจังหวะขึ้นเพื่อประหยัดพลังงาน เนื่องจากการเอาชนะแรงโน้มถ่วงต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในช่วงจังหวะขึ้น ในขณะที่ใช้แรงโน้มถ่วงช่วยในระหว่างการตีขึ้น อย่างไรก็ตาม นกฮัมมิ่งเบิร์ดเบี่ยงเบนไปจากรูปแบบนี้

นกฮัมมิ่งเบิร์ดต่างจากนกชนิดอื่นๆ โดยจะเร่งความเร็วทั้งในช่วงจังหวะลงและขึ้น โดยจะปรับมุมของปีกให้เหมาะสม

แม้ว่าวิธีการนี้จะต้องใช้พลังงานมากขึ้น แต่ก็ทำให้นกฮัมมิ่งเบิร์ดมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการปรับทิศทางและความเร็วการบิน ทำให้พวกมันสามารถดำเนินการควบคุมได้อย่างน่าทึ่ง เช่น การบินถอยหลัง การดำน้ำ และการหมุนวน การเคลื่อนไหวของปีกคล้ายกับการพายเรือในน้ำ ทำให้เกิดแรงผลักดันไปในทิศทางใดก็ได้

3. ประสิทธิภาพการบิน:

แม้ว่าการบินของนกฮัมมิ่งเบิร์ดจะสร้างแรงบันดาลใจ แต่ก็มาพร้อมกับค่าใช้จ่าย

ความถี่ของปีกนกที่สูงส่งผลให้มีการใช้พลังงานจำนวนมาก นกฮัมมิ่งเบิร์ดจำเป็นต้องกินน้ำหวานเท่ากับสองเท่าของน้ำหนักตัวต่อวัน เพื่อรักษาพลังงานที่จำเป็นสำหรับการบิน การไม่ให้อาหารอาจทำให้เสียชีวิตได้ภายในไม่กี่ชั่วโมง ดังนั้น นกฮัมมิ่งเบิร์ดจึงต้องหาน้ำหวานอย่างต่อเนื่อง โดยใช้ลิ้นและปากที่ละเอียดอ่อนของมันเพื่อสกัดและกรองความชื้นส่วนเกิน

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบิน นกฮัมมิ่งเบิร์ดใช้ประโยชน์จากปัจจัยภายนอก เช่น ความเร็วลม ความกดอากาศ และอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น

- เมื่อเผชิญกับลมพัด นกฮัมมิ่งเบิร์ดจะลดทั้งความถี่และขนาดของการกระพือปีกเพื่อประหยัดพลังงาน

- ในทางกลับกัน การหันหน้าไปทางลมจะทำให้นกฮัมมิ่งเบิร์ดเพิ่มทั้งความถี่และขนาดของปีกเพื่อเอาชนะการต่อต้าน

4. ผลกระทบ:

ความสามารถของนกฮัมมิงเบิร์ดในการบินอยู่เหนือโครงสร้างปีกอันเป็นเอกลักษณ์ รูปแบบการเคลื่อนไหว และกลยุทธ์การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

การปรับตัวเหล่านี้ช่วยให้พวกมันเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย และบรรลุภารกิจที่เกินความสามารถของนกสายพันธุ์อื่นๆ ตัวอย่างเช่น พวกมันสามารถเกาะดอกไม้ สกัดน้ำหวาน และช่วยในการผสมเกสร

นอกเหนือจากการสร้างประโยชน์ให้กับตัวเองแล้ว การบินของนกฮัมมิ่งเบิร์ดยังมีนัยสำคัญต่อมนุษยชาติอีกด้วย ด้วยการศึกษาและเลียนแบบหลักการและเทคนิคการบินของนกฮัมมิงเบิร์ด นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบและผลิตเครื่องจักรขั้นสูงได้ ตัวอย่างเช่น NASA ได้พัฒนายานพาหนะทางอากาศขนาดเล็กที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกฮัมมิ่งเบิร์ด ซึ่งสามารถบินโฉบ เคลื่อนที่ และสำรวจสภาพแวดล้อมและภูมิประเทศบนดาวอังคารหรือดาวเคราะห์ดวงอื่นได้

โครงการที่คล้ายกัน ได้แก่ หุ่นยนต์นกฮัมมิ่งเบิร์ดของญี่ปุ่น ยานพาหนะทางอากาศหรือหุ่นยนต์เหล่านี้สามารถปฏิบัติงานต่างๆ เช่น การลาดตระเวน ปฏิบัติการกู้ภัย การตรวจสอบ หรือการส่งข้อมูลในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนหรือเป็นอันตราย ซึ่งเกินขีดจำกัดของมนุษย์

ความงามของการบินของนกฮัมมิงเบิร์ดไม่เพียงแต่อยู่ที่ความสามารถอันน่าทึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับตัวให้เข้ากับธรรมชาติอย่างสมบูรณ์แบบด้วย ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการบินของนกฮัมมิ่งเบิร์ดไม่เพียงแต่ช่วยให้ความลึกลับของโลกทางชีววิทยากระจ่างขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นแรงบันดาลใจในการพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมและมีประสิทธิภาพอีกด้วย