โดย Mindy Weisberger เผยแพร่เมื่อ 29 มีนาคม 2021
การตอบคําถามนี้ต้องใช้กล้องความเร็วสูงหลายตัวเว็บสล็อตและไมโครโฟนหลายพันตัวHummingbirds’ wingbeats are the fastest among all birds, flapping 70 times per second.ปีกนกฮัมมิงเบิร์ดนั้นเร็วที่สุดในบรรดานกทุกตัวกระพือปีก 70 ครั้งต่อวินาที (เครดิตภาพ: วาคลาฟ เซเบ็ค/ชัตเตอร์สต็อก)
นกฮัมมิงเบิร์ดที่มีสีสันได้รับชื่อจากเสียงฮัมที่เกิดจากปีกที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วขณะที่พวกเขา
โฉบ ความมหัศจรรย์ด้านอากาศพลศาสตร์เล็ก ๆ เหล่านี้มีปีกที่เร็วที่สุดของนกทุกตัวตอกบัตรเข้าที่ประมาณ 70 จังหวะต่อวินาที (มากกว่า 4,000 ต่อนาที)แต่ปีกของพวกเขาสร้างเสียงฮัมเพลงได้อย่างไร? เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้พิจารณานกฮัมมิงเบิร์ดอย่างใกล้ชิดเมื่อนกโฉบและบินเพื่อทําความเข้าใจสิ่งที่สร้างเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบบจําลองอะคูสติก 3 มิติครั้งแรกของนกฮัมมิงเบิร์ดที่บินได้รวมวิดีโอและการบันทึกเสียงของนกที่กําลังเคลื่อนที่เข้ากับการวัดกองกําลังที่เกิดจากปีกนกฮัมมิงเบิร์ดขณะที่พวกมันสั่น ทีมติดตามเสียงฮัมเพลงไปจนถึงการอัพสโตรกของปีกนกฮัมมิงเบิร์ดซึ่งทําให้นกมีการเพิ่มการยกเป็นพิเศษซึ่งแตกต่างจากการอัพสโตรกในปีกของนกตัวอื่น
ยานพาหนะทางทหารที่แพงที่สุดของอเมริกาน่ากลัวเพื่อจับภาพองค์ประกอบทั้งหมดของการบินนกฮัมมิงเบิร์ดนักวิจัยใช้แผ่นความดันที่ละเอียดอ่อนที่วัดแรงของปีกกล้องความเร็วสูงโหลไมโครโฟน 2,176 ตัวและนกฮัมมิงเบิร์ดของแอนนาหกตัว (Calypte anna) ที่แต่ละคนถูกจับถ่ายทําและปล่อยออกมาในวันเดียวกันตามการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 16 มีนาคมในวารสาร eLifeนกที่ถูกจับถูกนําไปยังตู้บินที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ในขณะที่นกฮัมมิงเบิร์ดบินฟรีกระพือไปทั่วตู้และจิบน้ําหวานจากดอกไม้ปลอมพวกเขาถูกถ่ายทําโดยกล้องความเร็วสูงที่เชื่อมโยงกับอาร์เรย์ไมโครโฟน “เพื่อให้เสียงมองเห็นได้” Rick Scholte นักวิจัยและซีอีโอของ Sorama ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไอนด์โฮเวนในเนเธอร์แลนด์และ บริษัท ที่สร้างระบบการแสดงภาพอะคูสติกนี้
”พวกเขาทํางานร่วมกันเหมือนกล้องความร้อนที่ช่วยให้คุณแสดงภาพความร้อน” Scholte ผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 16 มีนาคมในวารสาร eLife “เราทําให้เสียงมองเห็นได้ใน ‘แผนที่ความร้อน’ ซึ่งทําให้เราสามารถเห็นสนามเสียง 3 มิติโดยละเอียดเขากล่าวในแถลงการณ์ สิ่งนี้ทําให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแผนที่แบบเฟรมต่อเฟรมที่ซิงค์ข้อมูลเสียงกับการเคลื่อนไหวของปีก
กล้องความเร็วสูงซิงค์กับอาร์เรย์ไมโครโฟนเพื่อจับภาพ “แผนที่” อะคูสติกของนกขณะที่พวกเขาบิน
(เครดิตภาพ: โซรามาและโรเบิร์ตแมคมอร์แรน, USFWS)
อีกชิ้นหนึ่งของปริศนาคือปริมาณของแรงอากาศพลศาสตร์ที่สร้างขึ้นโดยปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดในช่วง upstrokes และ downstrokes ซึ่งนักวิทยาศาสตร์วัดโดยใช้แผ่นความดันผู้เขียนการศึกษานํา Ben Hightower นักวิจัยที่ทําการทดลองเหล่านี้เมื่อเขาเป็นผู้สมัครระดับปริญญาเอกที่โรงเรียนวิศวกรรมของสแตนฟอร์ด แรงโน้มถ่วงกําลังดึงนกฮัมมิงเบิร์ดลงอย่างต่อเนื่อง แต่แรงที่นกสร้างขึ้นจากปีกพนังเพื่อชดเชยแรงโน้มถ่วงจะแตกต่างกันไปเล็กน้อยในทุกจังหวะ Hightower อธิบาย
”ในช่วงที่ดาวน์สโตรกพวกเขากําลังสร้างลิฟต์มากขึ้นและจากนั้นในช่วงอัปสโตรกพวกเขากําลังสร้างลิฟต์น้อยลงเล็กน้อย” ในนกที่บินได้ส่วนใหญ่ “วู้” ที่คุณได้ยินคือเสียงของดาวน์สโตรกของพวกเขา – ปีกเดียวที่จะสร้างการยก โดยการเปรียบเทียบปีกนกฮัมมิงเบิร์ดซึ่งติดตามรูปร่าง “U” ในอากาศขณะที่พวกเขากระพือปีกผลิตลิฟท์ทั้งในดาวน์สโตรกและอัพสโตรกผู้เขียนการศึกษาพบ ด้วยความเร็วที่ปีกนกฮัมมิงเบิร์ดเคลื่อนที่การกระทําเหล่านี้และความแตกต่างของความดันอากาศระหว่างการตีปีกสําหรับเสียงฮัมเพลงของนกฮัมมิงเบิร์ด ความแปรปรวนในวิธีที่อากาศเคลื่อนที่ผ่านขนและรูปร่างโดยรวมของปีกเพิ่มเสียงโอเวอร์โทนและความแตกต่างให้กับเสียง สิ่งนี้ทําให้เสียงฮัมน่ารื่นรมย์สําหรับมนุษย์ – ซึ่งแตกต่างจากเสียงครวญครางที่น่ารําคาญมากขึ้นของยุงหรือเสียงหึ่ง ๆ ของแมลงวันตาม Scholte
”ปีกนกฮัมมิงเบิร์ดคล้ายกับเครื่องดนตรีที่ปรับแต่งอย่างสวยงาม” Scholte กล่าว
นกฮัมมิงเบิร์ดของแอนนาที่บินได้ฟรีดื่มจากดอกไม้ปลอมในขณะที่กล้องและไมโครโฟนที่ซ่อนอยู่ติดตามทุกการเคลื่อนไหว (เครดิตภาพ: แล็บเลนทิงค์/มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด)แต่เสียงฮัมของปีกที่เคลื่อนที่เร็วฟังดูเป็นนกฮัมมิงเบิร์ดได้อย่างไร? ในบางสายพันธุ์ของนกฮัมมิงเบิร์ดตัวผู้สร้างสายการผสมพันธุ์สูงโดยการสั่นขนหางของพวกเขาผู้เขียนการศึกษาเขียน เสียงฮัมของปีกนกฮัมมิงเบิร์ดอาจทําหน้าที่เป็นรูปแบบของการสื่อสารด้วยหรือไม่? ไม่ทราบว่านกสามารถได้ยินเสียงฮัมเพลงขณะบินได้ดีเพียงใด แต่อาจเป็นไปได้ว่านี่อาจมีบทบาทในการโต้ตอบของนกซึ่งกันและกัน Hightower กล่าว
”นกฮัมมิงเบิร์ดเป็นดินแดนที่ดีมาก หากคุณเคยเห็นพวกเขารอบ ๆ เครื่องป้อนพวกเขาจะป้องกันนกฮัมมิงเบิร์ดอื่น ๆ มันน่าสนใจที่จะดูว่านกฮัมมิงเบิร์ดสามารถใช้ฮัมมิงเบิร์ดเพื่อตรวจจับนกฮัมมิงเบิร์ดตัวอื่น ๆ ในพื้นที่ได้หรือไม่” เว็บสล็อต
