2500萬至2800萬年前,，在浩瀚的大海之上,，一只巨大的飛鳥張著狹長的雙翼，在海上飛行了幾十千米,。突然,，它俯沖并掠過海面,，快速從水中叼出一條魚,。讓人驚訝的是，它飛了如此遠(yuǎn)的距離,，但是翅膀卻一次也沒扇動過,。它就是目前發(fā)現(xiàn)的最大的飛鳥——桑氏偽齒鳥。

根據(jù)化石,，科學(xué)家們推算出,，桑氏偽齒鳥站立身高大約為2米，體重約70千克,，翼展大約有7.3米,。而到了600萬年前，與桑氏偽齒鳥體型相近的阿根廷巨鷹稱霸阿根廷潘帕斯草原的天空,。如果放到現(xiàn)在,，它們的體型大小就與一架小型飛機(jī)差不多。通過計(jì)算,，研究人員認(rèn)為,，阿根廷巨鷹的體重已經(jīng)接近安全滑翔的極限了，再重一點(diǎn),，就沒辦法飛起來了,。可以想象,，在它們生活的那個(gè)年代,，當(dāng)它們翱翔于天際時(shí)，是何等得威風(fēng),。相比之下,，現(xiàn)存的最大的飛鳥信天翁，體重只有大約9千克,，翼展不過3米多,。

這些巨型飛鳥給科學(xué)家們出了一道難題——它們是如何飛行的？小型鳥類因?yàn)楹茌p，可以通過扇動翅膀來為自己提供動力,。但是這些遠(yuǎn)古巨鳥大得像飛機(jī),，它們能通過扇動翅膀擺脫重力束縛而飛起來嗎？

站得高,，飛得遠(yuǎn)

飛鳥都有一些共同的特點(diǎn),，比如它們都有中空的、輕的骨骼,，盡可能地減輕體重,，還要有足夠結(jié)實(shí)的翅膀，這樣扇動起來才能產(chǎn)生足夠的升力,。因此如果一只鳥想要通過扇動翅膀來讓自己保持飛行,，就必須要盡可能地“保持身材”，不能太重,。而飛鳥撲翼飛行的動力主要來自飛行肌肉,，在飛鳥的身體中，飛行肌肉平均占體重的17%左右（這與鳥類的大小無關(guān)）,，其中胸大肌是最主要的飛行肌肉,。而像桑氏偽齒鳥和阿根廷巨鷹這樣大小的巨鳥，它們的胸大肌大約只有11千克,。通過計(jì)算,，研究人員認(rèn)為，即使是連續(xù)扇動翅膀,，也還是不足以產(chǎn)生足夠的力量讓它們飛起來,。并且，由于這些遠(yuǎn)古巨鳥的翅膀都太長,，起飛時(shí)根本不可能通過連續(xù)扇動翅膀來獲得起飛的能量,。那么，它們是怎么飛的呢,？

研究人員通過對阿根廷巨鷹的化石研究,，建立了飛行模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿根廷巨鷹是空氣動力學(xué)專家,，它們起飛—飛行—降落的整個(gè)過程都很巧妙地利用了氣流,。

阿根廷巨鷹的主要棲息地是安第斯山脈和潘帕斯草原。研究人員認(rèn)為,，這些棲息地的選擇并不是巧合,，而是這些地方真的非常有利于它們生存。中新世時(shí)期安第斯山脈有陡峭的山和偏轉(zhuǎn)的風(fēng),，而潘帕斯草原干燥,，強(qiáng)烈的上升熱氣流活躍,。通過計(jì)算，研究人員認(rèn)為,，像禿鷹一樣,，阿根廷巨鷹只需要張開翅膀，在順風(fēng)吹來時(shí),，從斜坡助跑或者從懸崖上跳下,，完全不需要扇動翅膀，就能乘著風(fēng)飛起來了,。研究人員的研究還顯示,，阿根廷巨鷹在微風(fēng)習(xí)習(xí)的情況下，即使是在只有10°的斜坡上,，只要附近有1米/秒的上升氣流,，它們也能順利起飛?？梢娝鼈兪欠浅８咝У幕璐髱?。

更有意思的是,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，這種巨大的鳥起飛之后，可以在幾十千米的飛行中不扇動翅膀,。它們是怎么做到的呢,？

繞圈飛行找氣流

阿根廷巨鷹不能通過扇動翅膀來起飛，同樣地,，在空中時(shí),，阿根廷巨鷹也極少扇動翅膀。據(jù)估算,，大型鳥類扇動翅膀飛行的成本比滑翔時(shí)的飛行成本要高出30倍左右,，因此，為了保存體力持續(xù)飛行,，像阿根廷巨鷹這樣的大型飛鳥不會高頻率地扇動翅膀,，有時(shí)候幾個(gè)小時(shí)的飛行可能也不會扇動一次翅膀。同樣地,，解決如何不扇動翅膀飛行這個(gè)問題,，阿根廷巨鷹還是利用了氣流。像老鷹,、禿鷹等鳥類一樣,，阿根廷巨鷹也會在空中盤旋，但是它們不是在尋找獵物,，而是在和上升氣流“磨合”,，或者在探索由一股股氣流形成的看不見的“路”,。

由于不同區(qū)域的溫度差異，空氣會形成對流,，有的氣流上升,，有的氣流下降，有的氣流橫著走,，阿根廷巨鷹飛行時(shí)主要利用的就是上升的熱氣流,。上升熱氣流并不依賴于風(fēng)，而是依靠太陽輻射產(chǎn)生的對流,。太陽輻射將地面加熱到高于空氣的溫度,，而靠近地表的空氣又被地面加熱，這些熱氣流形成柱狀上升,。熱氣流可以是不斷上升的空氣“煙囪”,，也可以是一系列離散的甜甜圈形狀的氣團(tuán)。

上升熱氣流的范圍是有限的,，垂直氣流的速度在熱氣流區(qū)的中心最強(qiáng),，向外逐漸減小。研究顯示,，一旦進(jìn)入熱氣流區(qū),，只有熱氣流的上升速度大于阿根廷巨鷹的下降速度，它們才可以在上升氣流柱內(nèi)垂直盤旋和爬升,。當(dāng)這些巨鳥到達(dá)熱氣流的頂部時(shí),，可以直接滑翔到相鄰的熱氣流區(qū)，并通過相鄰的這股熱氣流保持飛行高度,。為了讓自己一直可以乘著熱氣流飛翔,，它們必須要繞著熱氣流的中心盡可能地盤旋。當(dāng)然,，不需要擔(dān)心這些巨鳥會在熱氣流中旋轉(zhuǎn)時(shí)被甩出去,，因?yàn)樗鼈冊诒P旋時(shí)，通過調(diào)整翅膀升力有一個(gè)指向轉(zhuǎn)彎中心的力分量,，可以平衡離心力,。

打開自帶降落傘

阿根廷巨鷹起飛、長途飛行都利用了氣流,，降落更是離不開氣流的幫助,。

鳥類降落在樹枝上、懸崖上,，看起來都輕松自如,，但是事實(shí)上，對于它們來說,，降落也是一個(gè)大問題,，稍有不慎,，要么飛過了著陸地點(diǎn)，要么直接撞上去,。大多數(shù)鳥類會“瞄準(zhǔn)”著陸地點(diǎn)的稍下方的位置,，快接近著陸地點(diǎn)時(shí)再向上拉升一點(diǎn)就可以準(zhǔn)確著陸了。而像水禽,，它們在水上降落時(shí)會先停止拍打翅膀,，然后伸出雙腳踩“剎車”。

而阿根廷巨鷹這樣翅膀無法給它們足夠升力的巨型鳥類,，想在山坡和懸崖上著陸就更困難了,。根據(jù)模擬結(jié)果，阿根廷巨鷹沒有用上文說的兩種方式來著陸,，而是先離開上升氣流的中心,，然后快速俯沖。此時(shí),，它們張開的翅膀就像降落傘,，使阿根廷巨鷹減速，然后用腳來“剎車”,。此外,，阿根廷巨鷹也可能在一次長時(shí)間的滑翔中著陸，在這個(gè)滑翔的過程中,，它們會一點(diǎn)一點(diǎn)減速,，當(dāng)速度合適時(shí),，它們就可以安全著陸了,。

從體型上來看，阿根廷巨鷹似乎不適合飛行,，但是事實(shí)上,，它們從起飛，到飛行,，再到降落都能優(yōu)雅,、高質(zhì)量地完成。而能做到這一點(diǎn),，氣流可算是功不可沒,。而這些研究不僅讓我們了解了這些遠(yuǎn)古巨鳥的飛行原理，也為科學(xué)家們提供了研制大型飛行器的思路,。

不管怎么說,，身體如此龐大，還能稱霸天空,，阿根廷巨鷹和桑氏偽齒鳥都是非常成功的掠食者,。那么,，為什么現(xiàn)在再也沒有像阿根廷巨鷹這樣的巨型飛鳥了呢？

研究人員認(rèn)為,，這可能和氣候有關(guān),。就拿阿根廷巨鷹來說。600萬年前,，阿根廷比現(xiàn)在要熱得多,，也干燥得多——正是這種天氣產(chǎn)生了強(qiáng)大的熱氣流，而這些強(qiáng)大的氣流正是將巨大的阿根廷巨鷹托起的重要條件,。而一些研究人員有不一樣的觀點(diǎn),，他們認(rèn)為，現(xiàn)代飛鳥的大小受到它們的羽毛生長的限制,，一只巨型鳥根本不可能快速更換它們磨損的羽毛,，因此不能時(shí)刻讓自身符合空氣動力學(xué)的要求。