大燕和大雁的区别

　　大燕和大雁的区别推荐文章2：在秋高气爽的季节里，令人陶醉的雁声

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　　每逢秋天之夜，在故乡村子的上空，村民们常常听到天空中，隐隐约约地传来，一阵阵“鸦——鸦——”的雁叫声。

　　这声音由远至近，越听越清晰，打破了夜空的寂静。

　　教科书上说，大雁属于候鸟，每年的秋天到来时，它们便离开北方，结伴往南而飞。记得有首儿歌这样唱着：秋风起，雁儿往南飞，飞过了山岗，飞过了丛林，来到了南方的栖息地……

　　民间也曾流传着这样的一句谚语：八月十五雁门开，小燕走了大雁来。

　　是啊，雁儿是气候的天使，每年秋天一到，它们便从北方飞到南方，享受这里的暖冬;夏天来临时，它们又从南方飞回北方，享受那儿天气的清凉!

　　随着时令的更换，大雁每年都要进行两次较大的迁徙。

　　人们发现，大雁在迁徙的时候，大都是结成雁阵飞行。它们飞行的秩序还挺有讲究，一直是头雁领队众雁飞，它们在飞翔的途中，队形还不时地变换着，时而变成“一”字，时而变成“人”字……

　　秋天，秋高气爽，在野外观看雁阵，倒是一件很有兴趣的事情。当你举目远眺，在那遥远的天幕上飞来的雁阵，起初呈现出的仅是一行正在晃动的小白点，接着由远而近，不停地向你移动，渐渐地，仅一瞬间，就抵达你头顶的上空，使你清清楚楚地望见，它们竟是一只只羽毛灰白、体形硕大、精灵可爱的白天鹅!

　　秋天，天高云淡，望断南飞雁。在这蓝天白云之间，望见这迁徙的大雁从天宇中飞掠而过，那场景、那画面、那阵势，蓝白映衬，动静结合，使天空呈现出一道亮丽的景观，诱人赞叹不已!

　　记得小时候，每逢秋天季节，我常常嚷着要奶奶拉着我的小手，到村边的一个宽阔的草坪上去观看雁阵。说来真凑巧，几乎每次都看到雁阵，从村子的上空飞掠而过。那时，我还是一个刚满六周岁的孩童，那个年龄段的孩子，对世间的一切事物都充满好奇。凡事都要问个为什么?记得有一次我问奶奶，为啥村子的上空常有大雁飞过?奶奶用手轻轻地拍了下我的肩膀，慈祥而又温和地说，因为村子的上空有一条雁路哩!

　　奶奶还对我说，大雁是一种非常敏锐且记性甚好的鸟儿，它们每次迁徙飞越的线路，都会牢牢记住，每次迁徙都按照熟悉的路线飞翔。当然，奶奶的这番说话，正确与否，还有待考究。

　　在生物学的这门学科中，大雁在迁徙时所经受的艰辛及风险，人们知多少?带着这些问题，我们曾专门拜访请教了有关方面的专家，进行了解。据一些长期从事鸟类与自然研究的专家学者的反馈说，大雁这种候鸟在迁徙的过程中，每小时的飞翔时速是60至90公里，平均每天飞行的旅程近200多公里。

　　由于飞越的路途遥远漫长，加上途中的食物不足，甚至有时还会遇上狂风暴雨及飞雪的袭击，往往造成体能透支，而频频发生意外。据他们长期的观察了解，不少雁儿在飞翔的途中，突然从高空坠落，倒地而亡!

　　因此，大雁每次的迁徙，不仅是对其意志及毅力的检验，更是对其进行一场生死极限的挑战!

　　记得去年国庆节期间，我回乡下老家度假。一天上午，我到村子附近的小镇集市去赶集，当回到村口的一条干涸的水渠旁边，就发现有一只羽毛灰白的大雁，不知啥时候因何故而跌落在这里。当发现这只天外来客时，它的左翅膀已经折断，身上的许多羽毛已被渗出的鲜血染红。它见到我这位陌生人时，惊吓得一边扑打着断翅，一边发出“鸦——鸦——”的惊恐叫声，见到此情景，真令人于心不忍。于是，我连忙用双手将它轻轻地捧回去交给邻屋的一位堂兄，让他负责帮它及时进行用药消毒，及包扎处理。

　　堂兄是村上的一位爱鸟护鸟的热心人。经他近20多天的悉心照料，这只受伤的大雁已很快痊愈，并完全恢复了体能。见此，我们终于选择了一个天气晴朗的大清早，把它拿到村口那空旷的田野上去放飞。

　　当堂兄用双手小心翼翼地捧着它往天空用力一抛，只见它发出几声欢悦的叫声，煽动着那轻盈而有力量的翅膀，环绕着我俩的头顶上空飞转了一圈，然后，依依不舍地向着那初升的朝阳，向着那蔚蓝色的天空，慢慢地飞翔而去……

　　望着大雁高飞远去的那一刻，我曾为它当初受伤而感到忐忑不安的心情，一下子平静了下来。

　　：钟文

　　责编：毛秘 《白浪情》

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　　大燕和大雁的区别推荐文章5：为什么大雁排成人字飞行会省力？

　　撰文 | 王振东（天津大学教授）

　　春辉满朔方，候雁发衡阳。

　　望月惊弦影，排云结阵行。

　　往还倦南北，朝夕苦风霜。

　　寄语能鸣侣，相随入故乡。

　　这是唐代诗人李峤的五言诗《雁》，已经写到雁群转移南北时，结阵飞行的景象。另一位唐代诗人张九龄所写五言诗《二弟宰邑南海见群雁南飞因成咏以寄》也写到：

　　鸿雁自北来，嗷嗷度烟景。

　　尝怀稻梁惠，岂惮江山永。

　　大小每相从，羽毛当自整。

　　双凫侣晨泛，独鹤参宵警。

　　为我更南飞，因书至梅岭。

　　这两首五言唐诗都写到我们现在常看到的景象：每当秋冬季节，大雁就从俄罗斯西伯利亚一带，成群结队、浩浩荡荡地飞到我国的南方气候温暖的地方过冬。第二年春天，它们再经过长途旅行，飞回到俄罗斯西伯利亚产蛋繁殖。《吕氏春秋》所说：

　　孟春之月鸿雁北，孟秋之月鸿雁来。

　　正是雁群南来北往飞行的写照。

　　大雁的飞行速度很快，每小时能飞68～90 km，几千公里的漫长旅途中，雁群的队伍组织得十分严密，常常排成人字形（图1），一边飞着，一边还不断发出“嘎、嘎”的叫声。大雁的这种叫声起到互相照顾、呼唤、起飞和停歇等的信号作用。

　　图1 雁群以人字形排列飞行

　　大雁在向南、向北迁徙飞行时，常是几十只、数百只汇集在一起，互相紧接着列队而飞，古人称之为“雁阵”。那么，大雁为什么会保持整齐的队形，排成人字形飞行呢？

　　有人认为：大雁属于鸟类中极有组织性和纪律性的一类飞禽。它们不但十分讲究团结友爱，而且还互相帮助。大雁排成整齐的人字形飞行，是一种集群的本能表现。因为这样有利于防御敌害。雁群总是由有经验的老雁当“队长”，飞在队伍的前面。幼鸟和体弱的鸟，大都插在队伍的中间。停歇在水边找食水草时，也总由一只有经验的老雁担任哨兵。如果孤雁独飞，就有被敌害吃掉的危险。

　　这里所讨论的问题是：雁群结阵飞行与力学有怎样的关系？排成人字形来飞，有什么力学道理吗？

　　01 雁飞行的升力

　　大雁和其它飞鸟一样，在空中飞行时，必须要产生足够的升力Y，以克服自身的重力G。在平飞时达到力的平衡Y=G。大雁的升力是通过扑打翅膀（羽翼）产生的（图2）。鸟的扑翼飞行是一种复杂的运动。当向下扑动羽翼时，大羽毛会相互紧拢而使整个羽翼成为上、下表面基本上不透气的翼面，从而能形成上、下表面有一定的压力差，以产生足够的升力将鸟举在空中。尽管飞鸟与飞机产生升力的方式不同，但它们的升力都是源于上、下翼面压力差形成的，一般上表面主要是负压力（吸力），下表面主要是正压力，因而能够形成向上的升力。

　　图2 雁扑翼飞行

　　02 雁飞行的诱导阻力

　　由于空气具有从高压力处向低压力处流动的特性，因此在无阻挡的翼梢处，高压力的下翼面气流会向低压力的上翼面翻转，因而使得下翼面气流向翼梢处偏转，上翼面气流则向翼根处偏转（图3）。这样将减少上、下翼面压力差，使得升力有所减小，与升力直接有关的有效迎角（翼型弦线和飞行方向间的夹角）也减少了ε，形成了新的平行于飞行方向的力 X=Y tanε，这个力通常称为诱导阻力（图4）。

　　图3 下翼面流线示意图

　　图4 升力和诱导阻力

　　翼面上的气流偏转会使得在翼后有尾涡拖出，并在向下游发展时逐渐卷起，这可由实验观察到，也可通过计算得出。从能量角度来看，卷起强涡旋的气流总是要多带走一些动能，也就是为抵消诱导阻力需要多消耗能量。

　　03 雁群的结阵队形

　　实际上，在翼面后将会形成包括翼梢强涡旋在内的复杂的尾涡系，图5给出了在翼后的不同流向位置的尾涡横截面所组成的分层曲线。这个复杂的涡系，将对流场中各点产生诱导速度。

　　图5 翼面后的尾涡横截面分层曲线

　　图6所示为一典型的在翼面下游的诱导速度场，其中间部分有向下的诱导速度；而在两外侧，则有向上的诱导速度，并随在翼后的流向、法向距离和展向位置而变化。当雁进入前面雁后的流场时，在流场的不同位置会有不同的结果。若在前飞雁的正后方，会遇到向下的诱导气流，反而要比前面无雁时的单独飞行付出更多的能量；但若在前飞雁后方的两侧适当位置，则会受到向上的诱导气流而省力。

　　图6 翼面后方流场的诱导速度分布

　　雁群迁徙一次大约要连续飞行1～2个月，因此它们需要摸索飞行的窍门，有效地节约体力。对于长途跋涉的雁群来说，排成人字形的飞雁队形，由强壮的领头雁在前领飞，而其后各雁可利用前面雁飞行时所产生的有利向上气流，以滑翔的方式来节省体力，则能减少体能消耗而受益。“头雁”因为没有这股微弱的上升气流可利用，体能消耗大，很容易疲劳。当领飞的头雁疲倦了，它会退到侧翼，由另一只雁接替飞在队形的最前端。所以在长途迁徙的过程中，雁群需要经常地变换队形，更换“头雁”。有人研究指出，借着人字队形，整个雁群比每只雁单飞时，能增加50%以上的飞升能力。

　　所以，在无强侧风的情况下，雁群按人字形结阵飞行，是符合流体力学原理的合理队形（图7）。

　　图7 三只飞行的大雁

　　04 航空表演的结阵飞行

　　飞机列队进行航空表演的情况，与雁群结阵飞行的情况很类似。从下面几幅航空表演的照片（图8-图10），可以清楚看出，机群也是按照流体力学原理，排成“人”字阵形进行航空表演，除排在最前面的领先飞机外，其他的飞机都在前面飞机的后侧合适部位飞行，以省力、省油。

　　图8 珠海2016年航空表演

　　图9 飞行队在天门山表演

　　图10 航空特技表演

　　在军事上，为使飞机在空中执行任务的续航时间增加，或者能少带油料多带弹药，就有在空中为飞机加油的需要，所以人们又专门制造了空中加油机。在空中加油时，受油机常在加油机的后侧面进行加油作业（图11-图14）。

　　图11 空中加油机

　　图12 加油机在空中加油

　　图13 加油机在空中加油

　　05 对田径运动员的启示

　　大雁排队飞行，可以减少侧后大雁飞行的能量消耗，这对中长跑运动员也有启发，运动员在中长跑比赛时的开始阶段，紧随在领头队员的后面也可省力（图14），这当然已不是因为利用上升气流的关系，而是在前面队员的身后涡旋区中跑，可减少阻力。在中长跑比赛中，一些有经验的运动员并不在一开始就去领跑，而是在领跑运动员的后面跟跑，因为这样会使其跑步时的体能消耗比领先的小。等到冲刺阶段的前夕，再发力突然加速，超过原领跑者。

　　图14 运动场上跟跑

　　相同的情况在长途自行车运动赛场上也有。经常可见到有实力、有心计的自行车运动员，在长途自行车赛的一开始，紧随在领骑运动员的后面涡旋区中跟骑，以减少体能消耗，等到接近冲刺阶段，再突然发力加速，超过原领骑者，尽全力冲刺冠军。由于大家都知道了这种战术，以致现今在自行车比赛的规则中对此做法己有所限制，对跟随的距离有规定，不允许跟得太近。

　　有人在美国的高速公路上也有过这样的体验，跟在加长大货车的后面开小轿车，一段路程跑下来，觉得确实省力又省油，也是同样的道理。

　　参考文献

　　[1] 李峤，雁［M］//马东田，唐诗分类大词典：下册，成都：四川辞书出版社，1992

　　[2] 张九龄，二弟宰邑南海见群雁南飞因成咏以寄［M］//马东田，唐诗分类大词典：下册。成都：四川辞书出版社，1992

　　[3] 唐登斌、王振东，大小每相从，排云结阵行—从雁群结阵飞行谈起［J］，力学与实践，2001，23（5）：79―80

　　[4] 王振东. 诗情画意谈力学［M], 北京：高等教育出版社. 2008

　　[5] 王振东. 诗韵力学[M], 北京：高等教育出版社. 2021

　　本文经授权转载自微信公众号“力学酒吧”，原标题为《排云结阵南北行—漫话雁群和飞机的结阵飞行》，曾首刊2001年第5期，并收入《诗情画意谈力学》和《诗韵力学》。

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