多翼恐龍滑翔揭秘 中大研究指早已能運用先進空氣動力學
香港中文大學生命科學學院領導的國際研究團隊發現,早期多翼恐龍在滑翔時,已能運用類似現代鳥類與昆蟲的複雜空氣動力學特徵。是次研究聚焦白堊紀時期、類似鳥類的微盜龍,首次透過數據化電腦模擬,分析其如何利用前後翼間的氣流交互作用提升滑翔效率,相關成果已發表於權威科學期刊《美國國家科學院院刊》。
該研究顯示,微盜龍的前後肢均長有羽毛,形成獨特的四翼結構,其用途數十年來存在爭議。為解開謎團,中大生命科學學院助理教授文嘉棋與博士後研究員Csaba Hefler博士,結合化石解剖資料與空氣動力學電腦分析,發現微盜龍的後翼能利用翼尖前緣產生的渦流,配合前後翼之間的下洗氣流及其他空氣動力交互作用,構成有效的升力產生機制,從而提升滑翔能力。
文嘉棋表示,這是同類研究中首次以數據化電腦模擬,了解多翼脊椎動物前後翼間的協同作用。他續指,團隊透過基於納維-斯托克斯方程的第一性原理數值研究,系統分析微盜龍模型周圍的氣流模式與空氣動力,評估多翼結構的飛行效益。結果顯示微盜龍是擅長滑翔的生物,其前後翼能協同運作以增強升力,而特殊的後翼形狀更有助從翼尖渦流中提取升力,進一步提升飛行效率。
文嘉棋補充,研究結果指出,有效利用不穩定氣流的特徵是早期飛行演化的關鍵步驟。這些多翼恐龍透過調節前後翼的相對位置與角度,探索了不同的飛行模式,可能為現代鳥類的雙翼飛行模式奠定基礎,讓其能解放雙腿,專注於捕食等其他功能的演化。他強調,此研究將複雜空氣動力學特徵出現的時間點進一步推前,有助深入探索飛行演化的不同進程。
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