Полет драконов

В этом вопросе, несомненно, одним из наиболее убедительных представляется мнение уже упоминавшегося ранее Питера Дикинсона:

«Полет любого существа зависит от двух связанных друг с другом факторов:

1) давление воздуха под крылом должно быть больше давления над крылом, и эта разница в давлениях обеспечивает необходимую подъемную силу;

2) подъемная сила должна превосходить общий вес существа.

В животном мире рекорд грузоподъемности принадлежит канадскому гусю и составляет около 6,2 кг веса на квадратный метр крыла. Для сравнения: ласточка каждым кв. метром своих крыльев поднимает чуть более 400 грамм. Среди насекомых славится шмель, поднимающий 3,7 килограмма. Такая разница в подъемных силах объясняется особенностью строения перьев, позволяющих воздуху проходить сквозь них сверху вниз, но не обратно, благодаря чему и создается перепад давлений. Некоторые художники рисовали драконов с птичьими, т. е. покрытыми перьями крыльями, но это всегда выглядит неправдоподобно, потому разумнее предположить у дракона подъемную силу крыла эквивалентную шмелиной» [23].

Но разумнее строить предположения о полете драконов, опираясь не на строение гусей и шмелей, а поинтересоваться, как же летали существа, более близкие драконам по строению — птерозавры.

В 1975 году в Биг-Бэнде (штат Техас) были обнаружены окаменелые останки, принадлежащие неизвестному птерозавру невероятной величины. С головой длиннее собственного тела и с размахом крыльев в 12 метров, Кетцалькоатьль (Quetzalcoaltus) буквально ошеломил ученый мир. Многие ученые просто отказывались верить, что подобное существо способно было оторваться от земли.

Птерозавр как замечательный пример природной инженерии
Иллюстрация из книги «Когда динозавры правили Землей»

Но, как оказалось, 12 метров — не предел, и, как сообщает BBCRussian.com, «в сентябре 2005 года на научном фестивале в Дублине выставлены останки птерозавра, обитавшего в Мексике. Размах его крыльев составлял 18 метров. При столь огромных размерах птерозавр поднимался в воздух без особых усилий. Его скелет был очень легким, тонкокостным и сами перепонки на крыльях были очень тонкими. Форма перепонки дополнительно поддерживалась сетью жестких, проходящих в коже волокон, ориентированным по тем же направлениям, что и стержни перьев у птиц или пальцы у летучих мышей. Этот каркас не позволял крылу спадаться, защищал его от износа и делал его более аэродинамичным. «Это замечательный пример „инженерии“, — говорит Дэвид Марилл из университета Портсмута».[24]

При этом, согласно энциклопедии «Кругосвет», «птерозавры не планировали в воздухе, а использовали мощный машущий полет. Такой вывод позволяет сделать строение их снабженной килем грудины, плечевого пояса и костей передних конечностей.

У ранних птерозавров был длинный хвостовой отдел позвоночника, но более поздние формы — практически бесхвостые. Утрата хвоста означала снижение устойчивости полета, но это компенсировалось развитием головного мозга, по-видимому, лучше контролировавшего движение в воздухе. Кроме того, укорочение тела повышало маневренность.

Крупные птерозавры, судя по содержимому их желудков, питались рыбой, что требует также умения ловко пикировать»[25].

В отличие от других рептилий, у птерозавра не было чешуи, что также экономило ящеру «взлетную массу».

Как сообщает SpaceDaily, «палеонтолог Санкар Чаттерджи из Техасского технического университета и авиационный инженер Джой Темплин из Канадской национальной аэродинамической лаборатории провели детальное исследование полета птерозавров. В этой работе ученые впервые постарались самым тщательным образом соединить все известное об анатомии летающих ящеров с новейшими компьютерными моделями обтекания крыла. В результате исследователи пришли к выводу, что древние ящеры могли бы многому научить авиаконструкторов. Оказалось, что птерозавры были способны на длительный машущий полет с активным набором высоты и максимальной скоростью 15 метров в секунду. Птерозавры могли в значительной степени менять форму крыльев во время полета, отклоняя четвертый палец, к которому у этих животных крепился конец крыла-перепонки. Также они могли сильно изменять кривизну поверхности крыла, благодаря набору длинных мышечных волокон и сухожилий, составлявших «каркас» несущей поверхности. Но главное: крыло птерозавра было чувствительным сенсорным органом, позволявшим ящеру ощущать распределение давления воздуха по всей его поверхности, срыв потоков воздуха и так далее. При этом задействовались особые каналы внутреннего уха ящера. Так что птерозавры были живым воплощением идеи «морфинг-самолета», к которой лишь теперь осторожно подходят авиаинженеры. Данная концепция предусматривает кардинальное развитие крыла с изменяемой стреловидностью, дающей очень большие возможности трансформации крыла в воздухе и активной адаптации аэродинамики машины к условиям полета»[26].

В «Компьютерре» читаем: «Главную загадку птерозавров — каким образом они могли отрываться от земли, — решили специалисты по изучению летательных навыков у животных во главе с зоологом Мэттью Уилкинсоном.

Изучив скелеты древних крылатых ящеров, группа Уилкинсона пришла к выводу, что птерозавры использовали для увеличения вертикальной тяги так называемое «переднее крыло». Мембрана крыла птерозавра простиралась между его передними и задними конечностями. С внешней части переднего края и изгиба крыла она поддерживалась чрезвычайно удлиненным «пальцем». Три когтеобразных пальца торчали из крыла перед соединением «запястья» птерозавра и тонкой костью, так называемым локтевым отростком, соединявшим и поддерживавшим подвижное «переднее крыло».

На многих плоских окаменелостях эта кость была направлена к плечу. Это дало почву для предположений, что таким образом формируется край очень короткого «переднего крыла». Однако тонкость и ограниченная подвижность локтевого отростка привели палеонтологов к выводу, что он мог немного облегчать взлет. Позднее окаменелости фрагментов запястья, найденные в Великобритании, заставили некоторых исследователей предположить, что птерозавры были в состоянии направлять локтевые отростки вниз и вперед, существенно расширяя «переднее крыло». У этой теории, однако, нашлись противники, утверждающие, что одних окаменелых фрагментов недостаточно для ее доказательства.

Команда Уилкинсона длительное время изучала датированные ранним Мелом окаменелости, обнаруженные в северо-восточной Бразилии, а затем, чтобы подтвердить (или опровергнуть) свою гипотезу, Уилкинсон и его соратники просто соорудили модель крыла птерозавра с подвижным локтевым отростком и проверили его аэродинамические свойства. Оказалось, что такие крылья обладают исключительными аэродинамическими свойствами: подъемная сила благодаря «переднему крылу» возрастает на 30%. Из-за резкого изгиба «переднего крыла» взлет с места был возможен лишь по достижении невероятно большого угла атаки — угла, под которым крыло буквально «рассекало» воздух. «Даже гигантские птерозавры, возможно, были способны отрываться от земли просто расправив крылья, стоило в их сторону подуть лишь легкому ветерку, — считает Уилкинсон, — а улучшенная подъемная сила давала им возможность снизить скорость падения на 15%, позволяя совершить мягкую посадку».

Палеонтолог портсмутского университета Даррэн Нэш (Великобритания) также уверен, что окаменелости мягких тканей птерозавров, обнаруженные в Китае, подтверждают наличие у летающих ящеров обширных предкрылок. «Если это на самом деле так, то, похоже, мы действительно можем создать для себя ясную картину того, как летали птерозавры», — говорит он».[27]

Но драконы — не птерозавры, хотя, имея большое сходство в строении, обладали также существенными отличиями. В частности, у драконов были достаточно массивные задние лапы, или даже две пары конечностей, кроме крыльев, хвост с костяным набалдашником, чешуя. Все это придавало дракону дополнительный вес. Трудно предположить, что драконы имели размер крыльев больше, чем у упомянутого выше мексиканского птерозавра. Значит, существовал еще какой-то фактор, позволяющий драконам летать.

Как же они все-таки летали?

Стоит отметить, что не все разновидности драконов могли летать. Но те, которые могли, обладали некими загадочными особенностями строения, по поводу которых вновь дадим слово Питеру Дикинсону:

«Изо всех потомков динозавров выжили только птицы, и это подтверждает уверенность в том, что выбор способа полета оказался важнейшим и для эволюции драконов. При этом пример птиц доказывает, что именно от овладения полетом зависело будущее расы, и, видимо, резонно предположить, что Природой был опробован способ полета не только с помощью крыльев и оперения. На этой стадии эволюционного процесса перебираются едва ли не все возможные варианты, а история человеческих попыток освоения воздушной стихии показывает, что способы, основанные на использовании более легких, чем воздух, газов — самые простые, и к тому же настолько непритязательны, что вполне могут оказаться более предпочтительными на ранних стадиях поиска» [28].

Таким образом, основное предположение состоит в том, что внутри дракона находились емкости с газом, который был легче воздуха. Аналогией может служить плавательный пузырь у рыб или воздушные мешки у птиц. При наполнении мешков средняя плотность дракона становилась меньше, газ сообщал дракону дополнительную выталкивающую силу, и тело становилось легче, что облегчало полет. Однако, не следует принимать дракона за воздушный шар.

Драконы обладали огромными, сильными крыльями. Даже если предположить, что крылья драконов были столь же уникальны по своему строению, как и крылья птерозавров, не стоит забывать, что драконы были тяжелее. А сколько историй об унесенных драконами людях? Очевидно, только крыльями здесь не обойтись.

Дракон не мог просто взмахнуть крыльями и взлететь. Как известно, большие птицы испытывают затруднения при взлете с ровного места, им приходится либо подпрыгивать, либо спрыгивать с возвышения и пытаться при этом захватить крыльями восходящий поток воздуха. Если воздух неподвижен, то полет превращается в простое планирование. С подобными трудностями не знакомы мелкие птицы, летучие мыши и насекомые, т. к. масса их тела достаточно мала.

Драконы были крупными существами, поэтому им, как и большим птицам, приходилось разгоняться, разбегаясь по земле, прежде чем взлететь.

Вероятно, что разбег осуществлялся на двух задних конечностях, потому что эта «приподнятая» форма разбега видится более привлекательной в том плане, что у разбегающегося таким образом дракона больше амплитуда взмаха крыльев, а также возможен дополнительный толчок задними лапами в момент отрыва от поверхности, т.е. дракон немного подпрыгивал, взлетая.

Пользуясь специальными мышцами, предназначенными для изменения угла наклона крыла, драконы во время активного полета, энергично взмахивая, поворачивали крылья под углом к направлению движения воздуха, создавая тем самым дополнительную тягу. При пассивном полете крыло, подобно крылу самолета, просто режет воздух, но не использует силу встречного потока воздуха. Большие крылья также служили для планирования.

Драконы не умели летать с самого рождения. Летные мышцы молодых драконов были недостаточно развиты, летные полости с газом недостаточно объемны, чтобы дракон мог взлететь, разогнавшись, в вертикальном прыжке с ровной поверхности. Поэтому молодняку приходилось держаться вблизи скал или высоких уступов. И, только прыгнув со скалы, молодые драконы старались поймать восходящий теплый поток воздуха, чтобы парить, подобно тому, как на протяжении многих часов могут парить орлы. Требовалось несколько лет полетов, чтобы молодой дракон развил свои мышцы, чтобы летные полости стали достаточно объемны, и дракон научился управляться со всем этим хозяйством.

Летные полости.

Итак, как уже упоминалось выше, у драконов были особые летные полости, которые заполнялись газом, более легким, чем воздух.

Вновь обратимся к мнению Дикинсона:

«Полости эти были, конечно, связаны между собою клапанами, и благодаря этому во всем теле могло происходить перераспределение газа, что использовалось для сохранения равновесия и в других целях. Обычно газ в полостях находился под умеренным давлением и вес дракона в воздухе оставался положительным. Для взлета мышцы полостей расслаблялись, а занимаемый газом объем увеличивался. В момент взмаха крыльями летные полости расширялись еще больше. Объем дракона увеличивался, но его масса оставалась прежней, в результате средняя плотность дракона становилась меньше.

Когда объем дракона увеличивался, надо уточнить, что это не было особо заметным для постороннего наблюдателя, хотя в описаниях китайских драконов особо отмечается их способность изменять свои размеры»[29].

Каким газом были заполнены летные полости?

Существуют две точки зрения. Сторонники одной, и в частности, Питер Дикинсон, полагают, что летные полости заполнялись водородом, сторонники другой голосуют за метан. Рассмотрим обе возможные версии.

Итак, водород.

«Очень легкий и к тому же достаточно распространенный газ, бурно воспламеняющийся в смеси с кислородом и уже присутствующий в доступной форме в пищеварительных системах всех позвоночных — в виде соляной кислоты.

Простейшая формула необходимой химической реакции выглядит примерно так:

Ca ₍крист.₎ + 2HCl ₍жидк.₎ => H_{2 (}газ₎ + CaCl_{2 (}р_-р₎

Соляная кислота вступает в реакцию с кальцием, в результате чего выделяется водород, а в качестве побочного продукта образуется водный раствор хлорида кальция (хлористый кальций).

Источником кальция могут служить кости, преимущественно состоящие из кальция. Или, как альтернативный вариант — употребление в пищу минералов, богатых кальцием, например, известняков»[30].

Расчеты показывают, что для получения 1 кубического метра водорода необходимо около 5 килограмм кальция и чуть больше 3 килограмм чистой соляной кислоты. Такое количество кислоты имеет объем около 7 литров.

Водорода объемом в один кубический метр достаточно, чтобы поднять в воздух 1,2 кг. Дракону необходимо гораздо больше водорода. А это, в свою очередь, влечет увеличение массы веществ, необходимых для реакции.

Кроме того, водород обладает крайне маленькой плотностью, и, следовательно, занимает очень большой объем. Если предположить, что в летных полостях водород находится под давлением, то ситуация получается крайне взрывоопасной. Буквально. При сжатии любой газ нагревается и возможен взрыв.

А уж водород вообще очень взрывоопасен. Еще в средней школе демонстрировался опыт: учитель химии надувал мыльный пузырь водородом и, когда он взлетал, подносил к нему спичку. К общему восторгу, пузырь взрывался так, что девчонки взвизгивали, а мальчишки начинали обсуждать технологию получения гремучего газа во внелабораторных условиях.

Все это делает водород крайне неподходящим газом для участия в жизненных процессах драконов.

Теперь рассмотрим метан.

Метан — природный газ. Метанобразующие бактерии живут без доступа воздуха. При этом происходит процесс сбраживания органических веществ, при котором 60-70% углерода превращаются в метан (CH₄), остальные — в углекислый газ и водород. При этом процесс идет с небольшим выделением тепла.

Что интересно, в современной Индии в настоящее время существует около 10 млн. биоэнергетических установок, получающих метан описанным способом. А в Китае — около 70 млн.! Это объясняется легкостью данного процесса получения метана, который в дальнейшем используется как топливо.

С попутным образованием газов идет пищеварительный процесс у бегемотов. Процесс пищеварения осуществляется последовательно в четырнадцати желудках, что позволяет переваривать пищу практически без остатка. От избытка газов, образующегося в процессе пищеварения, бегемот избавляется, зевая, и открывая при этом пасть на 150 градусов. Этот интересный способ избавления от газов объясняется тем, что бегемоту совершенно не нужны газы внутри кишечника, потому что в этом случае он не сможет погрузиться в воду.

Дракону же, напротив, все полученные в результате пищеварения газы были просто жизненно необходимы.

Подъемная сила метана в несколько раз меньше подъемной силы водорода и составляет 0,5 кг/м³ в нормальных условиях. Но стоит также отметить тот факт, что даже обычный нагретый воздух обладает определенной подъемной силой. Это позволяло заполнять им воздушные шары, которые могли поднимать достаточно солидный вес.

Поэтому нагретый метан (а внутри дракона метан будет нагретым) обладает довольно ощутимой подъемной силой. Кроме того, метан хорошо сжимается, при этом он не взрывоопасен.

Итак, будем исходить из предположения, что летные полости драконов были заполнены метаном и небольшим количеством водорода. Но было бы слишком нерационально использовать этот газ только для полета. Весь современный мир использует метан совсем в других целях! Метан прекрасно горит, а мы помним, что драконы были также и огнедышащими.

Простой опыт иллюстрирует горение метана: если воздушный шарик наполнить метаном, а затем проткнуть раскаленной металлической проволокой, метан будет сгорать ровным факелом, выходя из проделанного отверстия.

Стоит еще, также, вспомнить специфический запах метана, потому как зловоние — также неотъемлемый атрибут физиологии драконов.