پرواز بال گسترده‌ی پرندگان

چرخ زدن بی تقلای کرکس‌ها و پرنده‌های مشابه ناشی از کارایی آئرودینامیکی آن‌هاست و به یک پدیده‌ی هواشناختی مربوط می‌شود: جریان‌های هوا در یاخته‌های گرمایی حاصل از تابش خورشید.
پرواز باشکوه و بی‌تقلای پرندگان غیر دریایی، نظیر باز، عقاب و کرکس، ظاهراً قوانین فیزیک و تخیل شاعران را به میدان می‌طلبد. پرنده در آغاز معمولاً با بال زدن شدید خود را تا ارتفاع حدود 30متر بالا می‌برد. سپس اتفاق جالبی می‌افتد. در این ارتفاع پرنده ضمن چرخیدن در دایره هایی به صفیدن ادامه می‌دهد و در هر دایره به تناوب قسمت‌هایی از مسیر را بال می‌زند و قسمت‌های بزرگتری را بدون بال زدن می‌سرد ؛ در ارتفاع 120 الی 150 متری بی‌هیچ بال‌زدنی چرخ می‌زند و با بال‌های گشوده به ارتفاع‌های بالاتر اوج می‌گیرد. اگر باد بوزد مدارهای پرواز به صورت حلقه‌هایی در می‌آید که در جهت باد کشیده می شود. از نقطه‌ی اوج صعود، یعنی در ارتفاع 2000 تا 3000متری، پرنده شیرجه‌ی طولانیی را با بال‌های نیم بسته آغاز می کند (شاخ می‌بندد). سپس بالهایش را کاملاً باز می‌کند و در مسیر مارپیچ دیگری مجدداً اوج می‌گیرد. به این ترتیب، پرنده با اوج گرفتن و شیرجه رفتن به طور متناوب، مناطق وسیعی را تقریباً بدون صرف انرژی سیروسیاحت می‌کند.
دف (پرواز با استفاده از بال) را می‌توان به طور شهودی درک کرد: بال زدن نیر و تولید می‌کند و این نیرو پرنده را در هوا نگه می‌دارد و به جلو می‌راند. اما برای تبیین نیروی نامرئیی که صف پرنده را موجب می‌شود نمی‌توان به این راحتی از شهود استفاده کرد. به عنوان مثال، معمولاً تصور بر این است که پرنده هنگام چرخ زدن وقتی موافق باد واقع می شود انرژی (سرعت) می‌گیرد و آن را صرف اوج گرفتن در قسمت باد مخالف می‌کند. اما این تصور با قوانین سرسخت مکانیک سازگار نیست. یک نظر مقعولتر این است که پرنده در ستونی از هوای گرم، که در اثر تابش خورشید از زمین به بالا می‌خیزد، اوج می‌گیرد. این نظر تاحدودی به واقعیت نزدیک است، اما اغلب هنگامی هم که هوا در زمین کاملاً آرام است این پرندگان در آن بالاها دیده می‌شوند. این پرسش مطرح می‌شود که پرندگان صفنده از کجا نیروی لازم برای اوج گرفتن را تأمین می‌کنند. پاسخ درست (که حاصل مشاهده‌ی دقیق نقش‌های اوج‌گیری طبیعی این پرندگان است و در این مقاله ارائه می‌شود) مفتاحی است برای کشف یک سازوکار اساسی هواشناختی. معلوم می‌شود که اوجگیری این پرندگان در حباب‌های بزرگی از هوای شناور، که در طول روز گرم می‌شوند و از زمین بالا می‌آیند، انجام می‌گیرد. اما این فقط قسمتی از ماجراست. انرژیی که به چرخ زدن پرنده در داخل این پوسته‌ی گرمایی تداوم می‌بخشد از گردش بسیار سازمان یافته‌ی هوا در پوسته تأمین می‌شود، و پرواز منظم (هندسی) پرندگان، خود دلیل بارزی بر وجود چنین جریانی است. از مشاهده‌ی پرواز پرندگان، از نظریه‌ی دینامیک شاره‌ها و از تجربه‌های آزمایشگاهی، تصویری از این پوسته‌ی گرمایی نامرئی به‌دست می‌آید. این تصویر، پوسته را به صورت توده‌ی بسته‌ای از هوای چرخان نشان می‌دهد. در داخل این توده یک حلقه‌ی گردابی چنبره‌ای شکل از هوای گرم وجود دارد که پیوسته هوای سرد را از وسط چنبره به سوی بالا و از کناره‌هایش به سوی پایین پمپ می‌کند. چنین است ماهیت واقعی ترمال هایی که خلبانان از آن نام می‌برند، و توضیح هوای متلاطم یا پر دست‌اندازی که هواپیماها در ارتفاعات کم با آن مواجه می‌شوند. پوسته‌ی گرمایی یکی از سازوکارهای عمده‌ای است که از طریق آن انرژی تابشی خورشید حرکت‌های قائم جو زمین را باعث می‌شود. مدت‌ها پیش از این، در سال 1262/1883، لرد ریلی نشان داد که صفش پرندگان مستلزم وجود یکی از این دو شرط است: یا هوا سرعت افقیی داشته باشد که با زمان یا مکان تغییر کند و یا یک سرعت موضعی رو به بالا. پرندگان بلندپرواز دریایی، مثل آلباتروس (از انواع بزرگ مرغ نوروزی) از شرط اول استفاده می‌کنند. این پرنده‌ها، با استفاده از لایه‌های برشی ممتد و پایای باد بر فراز اقیانوس‌ها، می‌توانند به راحتی و با اطمینان تمام، گاهی تا هزاران کیلومتر، به صورت گشوده بال پرواز کنند. مکانیک این پرواز دینامیک سال‌هاست که به خوبی درک شده است. اصطکاک باعث می‌شود که در سطح دریا و اندکی بالاتر از آن از سرعت باد کاسته شود و در نتیجه سرعت باد از سطح آب تا ارتفاع 15 الی 30 متری بالای امواج، به تدریج افزایش پیدا می‌کند. از همین شیب سرعت باد است که آلباتروس انرژی لازم را برای پرواز می‌گیرد. پرنده در جهت باد می‌سرد و با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی، نسبت به هوا و نسبت به زمین سرعت می‌گیرد. درست در بالای امواج به سوی باد بر می‌گردد وبا افزایش ناگهانی زاویه‌ی بالهایش (زاویه‌ی حمله) شتاب اولیه را برای اوج گرفتن کسب می‌کند؛ هرچه بالاتر می‌رود با سرعت‌های بیشتر باد مواجه می‌شود و از این طریق سرعت خود را نسبت به هوا حفظ می‌کند، و می‌تواند بدون مصرف انرژی داخلی تا ارتفاعی که قبلاً از آن سریده بود بالا برود و به این ترتیب ساعت‌ها بدون بال زدن پرواز کند. پرندگان زمینی نیز (اگر چه به ندرت) با استفاده از تغییرات سرعت افقی تندبادها نوعی پرواز گشوده بال دینامیک انجام می‌دهند. جریان‌های عمودیی که اوجگیری ایستا را باعث می‌شوند از دو چشمه نشأت می‌گیرند. چشمه‌ی اول جریان‌های سربالایی است که هنگام برخورد باد با موانعی چون تپه‌ها، جنگل‌ها و لایه های ساکن هوا در ساحل دریا ایجاد می‌شود. اوجگیری پرنده اغلب متکی به چنین جریان هایی است اما چون موضع این جریان‌ها ثابت است، اوجگیری در آن‌ها محدود می‌شود به نواحی مجاور عوامل جغرافیاییی که آن‌ها را ایجاد می‌کند. مثلاً، اغلب دیده می‌شود که مرغان دریایی در جریان‌های بالا رونده‌ی ساحلی اوج می‌گیرند. اما پرندگان زمینی که اغلب باید نواحی وسیعی را برای یافتن غذا پرواز کنند، نمی‌توانند از این جریان‌ها استفاده‌ی چندانی ببرند. تکامل پرندگانی که قادر به چنین پرسه‌زدنی باشند مستلزم استفاده از جریان‌های عمودیی بوده است که تقریباً در همه جا وجود دارد. این چشمه‌ی همه‌جا حاضر همان آفتاب است که در جو بالای تمامی مناطق خشکی، پوسته‌های گرمایی تولید می‌کند. توصیف بسیاری از جزئیات مربوط به پرواز گشوده بال پرندگان از مشاهدات فوق‌العاده دقیق و کاملی که هانکین، شیمیدان انگلیسی، بین سال‌های 1910 و1913 در هند به عمل آورد، روشن شده است. تنوع و کثرت کرکس‌های هندی این امکان را برای هانکین فراهم کرد که بسیاری از خصوصیات اساسی پرواز گشوده بال طبیعی را ضبط کند و آن‌ها را تعمیم بدهد. او متوجه شد که قابلیت هوا در تأمین این نوع پرواز رابطه‌ی معینی با حضور آفتاب و شدت آن دارد. بعدها پژوهشگران دیگری نیز متوجه همین نکته شدند. با طلوع آفتاب انواع مختلف کرکس‌ها دقیقاً به ترتیب افزایش باربال (وزن پرنده تقسیم بر مساحت بال آن) اوجگیری را آغاز می‌کنند. سبکترین کرکس، چیل، با بار بال 5/2 کیلوگرم بر متر مربع، در حدود یک ساعت زودتر از سنگین‌ترین کرکس (کرکس سیاه) با بار بال 5/5 کیلوگرم برمتر مربع، از زمین بلند می‌شود. پرواز صبحگاهی چیل‌ها در تابستان خیلی زودتر آغاز می‌شود تا در زمستان، و ساعت شروع به طور منظم در طول سال تغییر می‌کند. برخی پرندگان بزرگتر، مثل نوعی لک‌لک (با باربال 7 کیلوگرم برمتر مربع) و درنا فقط در تابستان، آن‌هم برای چند ساعت در گرمترین ساعات روز، می‌توانند بدون بال زدن پرواز کنند. واضح است که این پرواز متکی به تابش خورشید است. یادداشت‌های دقیق هانکین شامل نکاتی است که، با توجه به تعبیرهای بعدی، روی فکر اوجگیری پرندگان در ستون‌های هوای گرم نیز سایه‌ی تردید می‌اندازد، بنا به این نظر، پرندگان در ستون‌های پیوسته‌ای از هوای گرم که از نقاط گرم روی زمین به طور پیوسته و یکنواخت بالا می‌آیند، چرخ‌زنان اوج می‌گیرند. شارش هوای گرم در ته این ستون‌ها مستلزم وزش باد شدید در سطح زمین است؛ اما، هانکین متوجه شد که، برخلاف این نظر، بهترین موقع برای اوجگیری وقتی است که هوا در زمین، صرف‌نظر از وزش‌های گاه‌گاهی، کاملاً آرام است. همچنین انتظار می‌رود که سرعت روبه بالای ستون‌های پیوسته‌ی هوای گرم در نزدیکی زمین شدیدتر باشد. اما هانکین مشاهده کرد که بزرگترین کرکس‌ها همیشه، نه در نزدیکی‌های زمین بلکه در ارتفاعات صف را آغاز می‌کنند. و بالاخره هانکین طبق گزارش خود در موارد بسیاری دیده است که چگونه گروهی از گرگس‌ها در ارتفاعات بالا به راحتی با بال‌های باز پرواز می‌کرده‌اند در حالی که گروه دیگری در ارتفاع پایین‌تر و درست زیر آن‌ها برای اینکه ارتفاع را نگه دارند ناچار بوده‌اند به طور پیوسته بال بزنند. هانکین از مشاهدات متنوع خود نتیجه می‌گیرد که پرواز گشوده بال پرندگان را نمی‌توان با ستون‌های بالا رونده‌ی هوا توضیح داد. معلوم شده که سازوکار این پدیده در واقع خیلی پیچیده‌تر است. جزئیات اساسی این سازوکار از استنتاج نظری به‌دست آمده است. این نتایج در آزمون‌های تشکیل پوسته‌های آزاد گرمایی حاصل از ابرهای گاز داغ انفجارات و در آزمایش‌های مربوط به همرفت شاره‌های با چگالی متفاوت، تأیید شده‌اند. کاملاً مستقل از این بررسی‌ها، نتیجه‌ی تحقیقات اولیه‌ی من در مورد پرواز پرندگان اوجگیر این بود که از چند سال پیش ساختار و دینامیک پوسته‌ی گرمایی را درست به همین صورتی که امروز مسلم شده است در نظر بگیرم. هنگامی که نور خورشید به زمین می تابد انرژی جذب شده به گرما تبدیل می‌شود و دمای سطح زمین افزایش پیدا می‌کند. لایه‌ی هوای مجاور سطح زمین گرم و چگالی آن نسبت به لایه‌ی بالاتر کم می شود. هنگامی که این لایه، که معمولاً همراه با بادهای معمولی روی سطح زمین به آرامی حرکت می‌کند، گرمتر و نمناک‌تر شد، تعادل آن ناپایدار می‌شود. بالاخره نوعی کنش راه اندازه، مثل فوق گرمایش موضعی قسمتی از لایه، تعادل آن را برهم می‌زند و هوای گرم به داخل هوای سرد لایه‌ی بالاتر نفوذ می‌کند. با شارش بیشتر هوا از لایه‌ی گرم، این برآمدگی نفوذی به سرعت بزرگ می‌شود و حباب بزرگی از هوای گرم تشکیل می‌دهد. همین که لایه‌ی هوای گرم ته کشید هوای سرد جای آن را می‌گیرد و حباب را تحت‌فشار منگنه‌ای قرار می‌دهد. در اثر این فشار حباب شروع به بالا رفتن می‌کند و همراه با باد مثل بادکنک آزاد به حرکت در می‌آید. این حباب می‌تواند شامل چندمتر مکعب تا میلیون‌ها متر مکعب هوای گرم و شناور باشد. در روزهای آفتابی، سطح زمین به ته یک کتری آب جوشان می ماند. بالا آمدن توده‌های هوای شناور درست مثل حباب های بخار است که از نقاط مختلف کتری و دقیقاً به همان دلایل بالا می‌آیند.
این حباب‌ها، یا پوسته‌های گرمایی، در واقع سیستم‌های هواشناختی قائم به ذاتی با ساختار پیچیده و دینامیک درونی مخصوص به خودند. همچنان که حباب بالا می رود، در محل ناپیوستگی سرعت که مشخص کننده‌ی مرز میان توده‌ی شناور و هوای نسبتاً آرام خارج از آن است، یک لایه‌ی برشی ایجاد می‌شود. این لایه‌ی هوای متلاطم با خودش واکنش می کند و سرانجام به صورت یک حلقه‌ی گردابی بزرگ در می‌آید؛ حلقه ای از هوای چرخان که اگر دیده می شد به یک حلقه‌ی غول آسای دود می‌مانست. به زودی تمامی هوای گرم در این حلقه متمرکز می‌شود و در دایره‌هایی هم‌مرکز حول محور مرکزی به چرخش در می‌آید. این حلقه‌ی گردابی یک ویژگی بسیار جالب دارد و آن این است که به تنهایی بالا نمی‌رود بلکه توده‌ی بزرگتری از هوای سرد را نیز با خود همراه می‌کند. با اوج گرفتن کلی این سیستم، هوای سرد در مسیرهای بسته ای حول حلقه‌ی گردابی می‌چرخد. چرخش هوای سرد سرد به این ترتیب است که از مرکز حلقه به سرعت بالا می‌آید و از محیط آن آهسته‌تر (نسبت به حلقه) پایین می‌رود. همین حرکت مرکب و صعودی یاخته و هوای داخل آن است که انرژی نور خورشید را برای پرواز پرندگان صفنده قابل استفاده می کند. در هوای آرام پرنده با فرورفتن به طرف زمین انرژی لازم برای پرواز سرشی را به‌دست می‌آورد، کمابیش مثل غلتکی که در شیب تپه‌ای سر می‌خورد و انرژی لازم برای غلبه بر اصطکاک و سرعت گرفتن را از ثقل کسب می‌کند. اگر سرعت بالا رفتن هوا از سرعتی که پرنده با آن در هوا شیرجه می‌رود بیشتر باشد، پرنده به ارتفاع بالاتری خواهد رفت. انرژی لازم برای اوج گرفتن از حرکت عمودی هوا تأمین می‌شود. جریان بخشی از هوای بالا رونده که ضمن شارش بر بال‌های پرنده می‌خورد کند می‌شود؛ انرژی جنبشی از دست رفته ی این قسمت از هوا به پرنده انتقال می‌یابد و صرف غلبه بر کشش روی بال می‌شود و در نتیجه پرنده صعود می‌کند. حرکت پرنده آن‌طور که از زمین دیده می شود عبارت است از نتیجه‌ی حرکت آن در هوا (یعنی همان سرعت سر خوردن در هوای آرام) و حرکت هوا نسبت به زمین. این یک تبیین ساده از پرواز گشوده بال تمام ایستا است که بدون هیچگونه تغییر یا اصلاحی اوجگیری پرنده در جریان بالا رونده را توصیف می‌کند. اما در پوسته‌های گرمایی یک عامل اضافی وجود دارد که عبارت است از شارش روبه بالا در داخل آن‌ها. برای صعود به همراه پوسته، پرنده در داخل جریان بالا رونده‌ی مرکزی در چنان شعاعی چرخش می‌زند که سرعت فرورفتن آن دقیقاً برابر با سرعت رو به بالای (نسبت به حلقه‌ی گردابی) هوایی باشد که در آن سر می‌خورد. از این طریق ارتفاع پرنده نسبت به حلقه‌ی گردابی ثابت می‌ماند و همچنان که کل سیستم در هوا بالا می‌رود، پرنده نیز با استفاده از یک سواری مجانی از زمین اوج می‌گیرد. گویی پرنده در داخل یک بادکنک بالا رونده چرخ می‌زند؛ با این تفاوت اساسی که داخل بادکنک پرنده به طور پیوسته پایین می‌رود و بالاخره در ته بادکنک به سکون در می‌آید. اما در پوسته‌ی گرمایی، هوای چرخان پرنده را از فرو رفتن نسبت به حلقه‌ی گردابی باز می‌دارد. اگر جریان بالا رونده‌ی مرکزی نبود، پرنده فقط می‌توانست در نزدیکی‌های رأس پوسته به آن ملحق شود و کمی ارتفاع بگیرد، اما کلاً در پوسته‌ی گرمایی فرو می‌رفت. مسیر دایره‌ای پرواز در داخل پوسته‌ی گرمایی بار آئرودینامیکی دیگری را هم بر پرنده‌ی اوجگیر تحمیل می‌کند. پرنده هنگام دور زدن باید بال‌هایش را یک‌بر کند تا بخشی از نیروی بالابر به نیروی مرکزگرای لازم چرخ زدن تبدیل شود. بنابراین، نیروی بالابر لازم برای پرواز در مسیر دایره‌ای بزرگتر از نیروی بالابر لازم برای پرواز در مسیر مستقیم است. نیروی بالابری بزرگتر یعنی نیروی کشش بیشتر بر بال‌ها، و این نیروی اضافی تنها با افزایش سرعت فرورفتن تأمین می‌شود؛ به این ترتیب پرنده با مقدار بیشتری هوا در هرثانیه مواجه می‌شود و انرژی لازم را از آن استخراج می‌کند. رابطه‌ی میان وزن و خصوصیات آئرودینامیکی پرنده از یکسو، و شعاع پوسته‌ی گرمایی و شدت جریان بالا رونده‌ی هوا از سوی دیگر، تعیین می کند که چه پرنده‌ای در کدام پوسته‌ی گرمایی می‌تواند اوج بگیرد. مشاهدات نشان می دهد که پرندگان در پوسته های گرمایی بالارونده خیلی زود در مسیرهای ترازمند خود مستقر می‌شوند. جریان بالارونده نسبت به حلقه‌ی گردابی در صفحه‌ی حلقه، بیشترین سرعت را دارد و در نواحی بالا و پایین صفحه مقدار آن کاهش می‌یابد. بنابراین، پرنده می‌تواند مسیرهای ترازمند متعددی در نیمه‌ی بالای این سیستم داشته باشد. اگر پرنده شعاع چرخ‌زدن و در نتیجه نیروی بالابری بال‌هایش را افزایش یا کاهش دهد، به‌طور خودکار به یک موقعیت ترازمند جدید در شیب سرعت جریان بالارونده‌ی هوا، صعود یا سقوط می‌کند، البته به این شرط که شعاع مسیر آن قدر بزرگ نباشد که پرنده را از حوزه ی پوسته‌ی گرمایی خارج کند، یا آن‌قدر کوچک نباشد که پرنده از ته پوسته بگذرد و سقوط کند. اگر احیاناً پرنده دریک تراز پایینتر از حلقه‌ی گردابی به پوسته وارد شود بازهم ممکن است به یک موقعیت ترازمند دست یابد. اما در این حالت موقعیتش ناپایدار است، زیرا با کوچکترین کاهشی در شعاع مسیرش به نواحی ضعیفتر جریان سقوط می‌کند و از ته پوسته می‌گذرد. توانایی پرندگان صفنده در امر استقرار در مسیرهای ترازمند پرواز، حتی در پوسته‌های گرمایی کوچک و ضعیف، پروازهای منظم و گاه تمام روز آن‌ها را امکان‌پذیر می‌کند، زیرا پوسته‌های گرمایی کوچکتر معمولاً فراوان‌اند و خوب توزیع شده‌اند. چون منشأ نیروهایی که باعث چرخ‌زدن پرنده می‌شوند کاملاً آئرودینامیکی است، پرنده در چرخ زدن‌هایش به‌طور خودکار موقعیتش را نسبت به محورهای عمودی و افقی پوسته حفظ می کند. به همین دلیل به ندرت دیده می‌شود که پرنده‌ی صفنده، جز حرکت‌های کوچکی که به منظور کنترل با بال و دم انجام می‌دهد، حرکت اضافی دیگری بکند. اگر محور عمودی پوسته‌ی گرمایی قابل رؤیت بود پرنده فکر می‌کرد که دارد با سرعت ثابت در دایره‌هایش حول این محور پرواز می‌کند. اما در نظر ناظری که بر روی زمین است حرکت‌های این پرنده کاملاً متفاوت است، مسیر پرنده به صورت یک سری حلقه دیده می‌شود که در راستای وزش باد جابجا می‌شوند. سرعت پرنده نسبت به زمین تغییر می‌کند؛ هنگامی که پرنده در جهت باد پرواز می‌کند سرعتش افزایش می‌یابد و در خلاف این جهت سرعتش کم می‌شود. (همین جنبه از مسیر پرواز بود که وقتی از زمین دیده می‌شد و مخصوصاً صعود پرنده را در قسمت خلاف جهت باد نشان می‌داد، باعث می‌شد بسیاری از پرنده‌شناسان فکر کنند که این پرندگان انرژی لازم برای صعود را از باد افقی می‌گیرند.) مسیرهای پرواز پرندگان صفنده را می‌توان با دقت کامل ثبت کرد. برای این کار کافی است که یک آینه‌ی بزرگ را به سوی آسمان بگیریم و موقعیت پرنده را در بازه‌های زمانی مساوی (که با مترونوم مشخص می‌شود) بر روی آینه با جوهر مشخص کنیم. هرگاه نقاط مشخص شده را با منحنی همواری به هم وصل کنیم مسیر پرواز پرنده، در مقیاسی کوچکتر، به دست می‌آید. این مسیر معمولاً به شکل چرخک‌وار است؛ چنین مسری از حرکت یک نقطه‌روی محیط دایره‌ای که روی سطحی می‌غلتد، در یک صفحه به‌وجود می‌آید. هرگاه مسیر یکی از ابعاد مشخصه‌ی پرنده، مثلاً طول بال آن را نیز روی آینه رسم کنیم و اندازه‌ی واقعی طول بال هم معلوم باشد، می‌توان مقیاس به کار رفته در رسم مسیر را تعیین و ابعاد مسیر پرواز را محاسبه کرد. از ردیابی آینه‌ای به تنهایی می‌توان اطلاعات زیادی به‌دست آورد. مثلاً، می توان شعاع مسیر چرخ زدن و سرعت پرنده را در پوسته نسبت به هوا، نسبت به زمین، سرعت باد را در ارتفاع پوسته‌ی گرمایی، و حتی سرعت صعود پرنده را تعیین کرد. چون پرنده‌ای که در یک ستون پوسته‌ی هوا، که از نقطه‌ای در زمین بالا می‌آید، چرخ می‌زند نمی‌تواند مسیر چرخک‌وار داشته باشد معلوم می‌شود که پرندگان صفنده عموماً از چنین ستون‌هایی برای پرواز استفاده نمی‌کنند. درک اینکه این پرندگان عملاً مسافران سوار بر بادکنک‌های بالارونده هستند بسیاری از معماهای پیشین را در مورد پرواز گشوده بال حل می‌کند. هنگامی که هوا آرام است پوسته‌های قویتر و بزرگتری تولید می‌شود و به همین دلیل است که بهترین شرایط برای پرواز گشوده بال هنگامی است که باد نمی‌وزد. هانکین نتوانست توضیح بدهد که چرا کرکس‌هایی که درست در لحظه‌ی وزش تندباد پرواز خود را شروع کرده‌اند، پس از فرونشستن تندباد هم می‌توانند، حتی راحت‌تر از قبل، به پرواز گشوده بال خود ادامه بدهند. البته، رلیل این امر این است که تنها اثر زمینی تشکیل پوسته‌ی گرمایی هجوم آنی هوا به درون پوسته برای پر کردن حباب قبل از جدا شدن آن از زمین است. اوضاع جوی ممکن است بر روی زمین کاملاً آرام باشد در حالی که فقط چند صدمتر بالاتر جریان‌های عمودی قویی در چرخش باشند. این سازو کار پوسته‌ای همچنین می‌تواند تفاوت شرایط پرواز برای دو گروه پرنده در ارتفاع‌های مختلف روی یک نقطه را به خوبی توضیح دهد، زیرا پوسته‌های گرمایی آزاد نه‌تنها در راستای افقی بلکه در راستای عمودی نیز جایگزیده‌اند. جالب توجه اینجاست که اندازه‌ی پوسته‌ی گرمایی، همچنان که در هوای سرد ارتفاعات بالاتر منبسط می‌شود به سرعت بزرگ می‌شود؛ در موارد زیادی شدت جریان بالارونده‌ی مرکزی نیز با ارتفاع افزایش پیدا می‌کند. به‌ همین دلیل است که پرندگان سنگینتر در ارتفاع‌های بالاتر دیده می‌شوند. پرندگان صفنده‌ی زمینی ساختار آئرودینامیکی مناسبی دارند و برای پروازهای مخصوص به‌خودشان کاملاً مجهزند. در پرندگانی که معمولاً با بال زدن پرواز می‌کنند شاهپرها روی هم می‌افتند و سطح تقریباً پیوسته‌ای در نوک بال تشکیل می‌دهند. این امر در مورد بسیاری از پرندگان صفنده‌ی دریایی، مثل آلباتروس، نیز صادق است. اما شاهپرهای پرندگان صفنده‌ی زمینی به وضوح در انتها باریک‌اند و هنگام پرواز گشوده بال از هم‌جدا و خمیده می‌شوند، به طوری که نوک بال آن‌ها به صورت یک بادبزن پره‌پره در می‌آید. این خمیدگی و از هم جدا شدن نوک بال نقش مهمی در کاهش کشش روی بال (مقاومت هوا) ایفا می‌کند. در بال معمولی، هنگام پرواز، هوا از ناحیه‌ی پایین بال که فشار در آن زیاد است به ناحیه‌ی بالای بال که فشار در آن کمتر است می‌رود و نوک بال را دور می‌زند. در نتیجه هوا در این قسمت یک سرعت چرخشی زیاد کسب می‌کند و با تشکیل یک هسته‌ی گردابی به دنبال جریان حاصل از هر بال کشیده می‌شود. این گرد شار دنباله‌رو مقدار قابل توجهی انرژی جنبشی دارد و یک کشش القایی بر بال متحرک وارد می‌کند. هجوم هوا از پایین به بالای بال‌های بلند و باریک، مثل بال آلباتروس، نسبتاً کم و در نتیجه کشش روی این بال‌ها نیز کم است. اما در بال‌های پهنتر، این هجوم از پایین به بالا زیاد است و کشش حاصل مانع از امکان پرواز گشوده بال گرمایی می‌شود. برای جلوگیری از همین شارش هوا در نوک بال است که پرندگان صفنده‌ی زمینی طی تکامل خود مجهز به پرهای مخصوصی شده‌اند. شاهپرهای از هم مجزای این پرندگان که به سوی بالا خمیده‌اند یک حصار آئرودینامیکی تشکیل می‌دهند که از شارش هوا در اطراف بال‌ها جلوگیری می‌کند. در این بال‌ها به جای تشکیل یک گرد شار بزرگ به دنبال هر بال، گرد شار کوچکی توسط هر شاهپر ایجاد می‌شود و کشش القایی روی بال به کمترین مقدار می‌رشد. ظاهراً پرندگان دریایی، که بر سطح وسیع و بی‌مانع فراز اقیانوس ها پرواز می‌کنند، بال بلند و باریک را برای زندگی خود مناسب یافته‌اند. اما پرندگان صفنده ی زمینی می‌تواند جثه‌ی استخوانی-گوشتی سنگین و چنگال‌ها و منقار قویی برای قاپیدن طعمه یا پاره کردن لاشه‌ی حیوانات داشته باشد و با وجود این نیروی وارد بر بال آن، همچنان که لازمه‌ی اوجگیری گرمایی است، کم باشد.