27 Mart 2010 Cumartesi

KUŞLARIN UÇUŞLARINDAKİ KUSURSUZ ENERJİ HESAPLARI


Kuşların uçuşunda itici gücün sağlanması, canlılardaki en etkileyici yönlerden biridir. Kuşların uçuşunda teknolojik olarak taklit edilemeyen pek çok çözüm bulunmaktadır. Bir uçak havada kalmak için oldukça yüksek bir uçuş hızına sahip olmalıdır. Fakat kuşlar daha yavaş uçmak için kanat çırpmalarından kaynaklanan yukarı hava akımından da faydalanırlar. Kuşun kanatları bir yandan pervane gibi hareket ederken, bir yandan da taşıyıcı yüzey görevi görür. Bu fonksiyonun verimi oldukça yüksektir ve teknolojik imkanlarla halen elde edilememektedir.

Kuşların uçuşları esnasında başarıyla üstesinden geldikleri çok sayıdaki problemden biri enerji tüketimidir: Fiziksel, teknolojik ya da biyolojik her türlü işlemin gerçekleşmesi için, enerji kanununa göre belli bir miktarda enerjiye ihtiyaç vardır. Göç eden kuşların da seyahatlerini gerçekleştirebilmeleri için yeteri kadar enerjiyi yağ olarak vücutlarında depolamaları gerekir. Fakat aynı zamanda kuşların vücutlarının olabildiğince hafif olması gerektiği için her türlü gereksiz yükten de arınmaları zorunludur. Bu nedenle yakıt tüketimlerinde -dolayısıyla uçuş hızlarında- son derece hassas bir denge vardır. Eğer kuş çok yavaş giderse, itici güç oluşması için çok fazla yakıt tüketecektir. Eğer çok hızlı giderse, o zaman da havanın sürtünme kuvvetinin üstesinden gelmek için daha fazla enerji harcayacaktır. Bu nedenle en az yakıt tüketimi için en uygun hızın ayarlanması gerekir ve kuş ancak bu özel hızı elde ettiği takdirde ekonomik olarak uçabilir. Vücudunun ve kanatlarının aerodinamik yapısına bağlı olarak her kuşun kendine özel en uygun (optimal) uçuş hızı vardır. Bu bir Aztek deniz güvercini için saatte 45 km, Parakeet papağanı içinse saatte 41.6 km'dir. Ayrıca kuşlar enerji tasarufu sağlayan bu ideal uçuş hızlarını sürekli olarak korurlar.1 Bunu nasıl yaptıkları, kuş bilimcilerin halen çözemedikleri sorulardan biridir.

Örneğin bir yağmur kuşu çok hassas bir hesap gerektiren yakıt tüketimi ile uçar. Yağmur kuşları (Pluvalis dominica fulva) kışı geçirmek üzere Alaska'dan Hawai'ye göç ederler. Bunun için okyanus üzerinden dinlenmeden aralıksız uçmaları gerekir, çünkü rotaları üzerinde ada yoktur ve yüzücü kuşlardan da değildirler. 4.000 kilometrelik yolu 88 saatte katederken, kanatlarını 250.000 kez durmaksızın çırparlar. Vücut ağırlıkları olan 200 gramın 70 gramı yakıt olarak kullanılır.

Yapılan hesaplamalara göre bu kuş uçabilmesi için gerekli olan itici kuvveti ve ısıyı elde etmek için saatte vücut ağırlığının %0,6'sını tüketir. Bu durumda 72 saat sonunda -yolculuk için gerekli zamanın %81'inde- tüm yakıtı olan 70 gram yağı tükenecektir. Bu da kuşun varış noktasına gelmeden 800 km evvel, okyanusa düşeceği anlamına gelir. Ancak yağmur kuşları böyle bir durumla karşılaşmazlar. Çünkü bu kuşlar "V" dizilimi oluşturarak toplu bir biçimde uçarlar, böylece %23'lük bir enerji tasarrufu elde ederler. 88 saatin sonunda, geriye 6,8 gram yağları kalır.2 Ancak bu kalan yağ da gereksiz değildir; rüzgarların ters yönlerden eseceği zor durumlar için bir tedbir olarak saklanmaktadır. Görüldüğü gibi küçücük bir kuş minumum yakıtla son derece zorlu bir yolculuğu gerçekleştirebilmektedir. Alman Federal Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde yönetici olan profesör Werner Gitt, bu kuşların yakıt tüketimindeki tasarrufları karşısındaki hayranlığını şöyle dile getirmektedir:
Olağanüstü derecede düşük bir yakıt tüketimi vardır, saatte kendi ağırlığının sadece %0,6'sını yakar. Bu, insan yapımı hava araçlarıyla karşılaştırdığımızda çok çarpıcıdır. Aynı oran helikopter için %5 ve bir jet uçağı için de %12'dir.3
Bu sayıların elde edilmesi için konusunda uzman kişilerin karmaşık hesaplar yapmaları gerektiği düşünülürse, bir kuşun böylesine hatasız bir yakıt hesabını kendi kendine elde etmesinin mümkün olmadığı konusunda herkes hemfikir olacaktır. Ayrıca buradaki dikkat çekici bir diğer husus da kuşun başarısızlıkla sonuçlanan her uçuşunun, onun ölümü anlamına gelmesidir. Bu uçuş için en ideal yakıt tüketimini deneme yanılma ile öğrenmesi, tecrübelerini kendisinden sonraki nesillere aktarması gibi bir durum da söz konusu değildir. Dolayısıyla bu kuşun hayati tehlike taşıyan böylesine uzak ve zorlu bir uçuşu gerçekleştirmesi için, doğduğu andan itibaren en ideal uçuşu yapabiliyor olması gerekmektedir. Bir kuşun aşağıdaki bilgilere kendiliğinden sahip olması ve bu bilgileri kullanması da elbette ki imkansızdır:

Gideceği yere en kısa mesafenin hangi rotada olduğunu,
Gideceği yerin uzaklığını,
Gideceği yere saatte kaç km hızla gitmesi gerektiğini,
Bu mesafeyi katetmek için ne kadar enerjiye ihtiyaç duyacağını,
Bunun için ne kadar yağ depolaması gerektiğini,
Yakıt tüketimini azaltmak için diğer kuşlarla birlikte "V" diziliminde uçması gerektiğini,
Hava koşullarının değişimine karşı tedbir olarak bir miktar yakıt ayırması gerektiğini...
Hiçbir tesadüfi, bilinçsiz mekanizma bir kuş için en ideal uçuş şeklini, hızını, ne kadar yakıta ihtiyaç duyacağını tespit edemez. Bilinç ve akıldan yoksun, karar verme, muhakeme ve yargı gibi yetenekleri olmayan bu canlıların son derece akılcı plan ve tekniklerle uçmaları, buna uygun vücut tasarımına sahip olmaları tek bir gerçekle açıklanabilir: Bu canlılar yaratıldıkları ilk andan itibaren kendilerine verilen ilhamla hareket etmektedirler. Onlar herşeyi yaratan Rabbimiz'in emri ve denetimi ile yaşamlarını sürdürmektedirler.

1. Werner Gitt, In the Beginning was Information, 3. baskı, Almanya, 2001, s. 241.
2. Werner Gitt, In the Beginning was Information, 3. baskı, Almanya, 2001, s. 243.
3. Werner Gitt, In the Beginning was Information, 3. baskı, Almanya, 2001, s. 243.

Uçuş mükemmel bir hareket şeklidir. Koşma ve yüzmeyle kıyaslandığında, uçuş sırasında ulaşılan hız çok daha yüksektir. Örneğin en hızlı koşan çitanın hızı saatte 80 km'dir. En hızlı yüzen balığın (sailfish) ulaştığı en üst hız 10 km iken, bir şahinin hızı, kanatları kapalı dalış uçuşlarında saatte 300 km'ye ulaşabilir.1 Ayrıca, alınan mesafeye göre harcanan enerji de koşmadan çok daha düşük ya da yüzmeden çok az yüksektir. Örneğin bir çita en yüksek hızına 3 saniye içinde ulaşır, fakat yerle olan temasından kaynaklanan sürtünme etkisini aşabilmek için çok fazla enerji harcar. Bu esnada vücut sıcaklığı 40 dereceye ulaşır. Dolayısıyla kuşlar en az enerji ile en fazla mesafeyi katetme konusunda da benzersiz bir tasarıma sahiplerdir.

1. John Downer, Supernature, The Unseen Powers of Animals, Sterling Publishing Co., Inc., New York, 1999, ss. 114-117.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder