自然界没有鸟带护目镜，它们压根就不需要额外设备在飞行中防风沙，因为它们眼睛上有一个叫瞬膜的器官，简单来说就是第三眼睑，在高速飞行过程中有保护眼球的作用。

那层半透明的就是瞬膜（图源：pinterest）

但今天，我们不是带大家了解鸟的瞬膜，而是介绍一只真的戴着护目镜的鸟。当然，眼镜不是鸟自己戴的，而是科学家给它戴上的。

科学家为什么给它戴护目镜呢？鸟有瞬膜，戴护目镜岂不是瞧不起鸟儿自身的本领吗？如果你想要知道真相，就接着看下去吧！

如何驯服一只鸟带上护目镜？

这只被科学家戴上护目镜的鸟名叫欧比，一只来自斯坦福大学的太平洋鹦哥（Forpus coelestis）

戴护目镜的太平洋鹦哥（图源：Eric Gutierrez）

科学家给它戴上的是一个3D打印定制的护目镜，镜片的材质很普通——聚碳酸酯，可以防激光的直射。在此之前，从没有人专门给鸟造过护目镜，因此制作过程就是一个试错的过程，经过大量的尝试，科学家终于让镜片的厚度和重量达到了最合适的情况。

专门定制的护目镜（图源：文献1）

科学家们原本找来了三只太平洋鹦哥来戴护目镜，但只有一只适应了，正是欧比。他们花了好几个月的时间，天天喂它吃新鲜西蓝花和种子，才让它老实戴上护目镜。

图源：Eric Gutierrez

费了那么大力气，科学家肯定不只是想看看鸟带护目镜飞行有什么反应，要是实验目的真那么简单，估计科学家申请的经费都下不来。那真实原因到底是什么呢？咱们不妨继续往下看。

戴着护目镜飞行的欧比（图源：Eric Gutierrez）

给鸟儿带护目镜的真相

前面提到，护目镜对欧比来说有一个重要的作用——防激光。太亮的光照到眼睛会造成损害，更何况能量密度极高的激光，当激光以极小的照射面积射到眼球上时，高能量就会让眼球组织的温度急剧升高，致使眼球被灼伤。即便有瞬膜保护的鸟儿，都无法避免激光直射眼睛的损害。

训练过程（图源：Eric Gutierrez）

那为什么要用到激光？因为科学家想要做的实验需要用到激光，所以才给实验对象欧比戴上护目镜。而实验研究便是关于鸟在飞行拍打翅膀的过程中，产生涡流和升力的问题。

研究原理（图源：文献1）

对于固定机翼的飞机来说，下翼面的压强比上翼面高，在上、下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就绕过翼尖流向上翼面。由于上、下翼面气流在后缘处具有不同的流向，于是就形成涡流。而机翼上产生的升力越多，涡流也就越强。这就是涡升力。

一般做流体力学的研究，就得观察记录下流体的变化过程。想要记录下空气的流体变化，就得用上激光。

在激光中飞行的欧比（图源：Eric Gutierrez）

但光有激光是不够的，还得在欧比飞行空中喷一些气溶胶液体，模拟空中的一层薄雾，这样才能将空气的流动展现出来。

如果没有气溶胶，激光会直接穿透空气，不会发生折射，也不会发生反射，自然不能展现空气的流动变化，激光辐照就照了个寂寞。

在雾气中飞行的欧比，通过激光可以看到流体的变化（图源：Eric Gutierrez）

你可以看到，在欧比振翅的过程中会产生涡流，类似于飞机产生的涡流。

不过和固定机翼的飞机产生的涡流不一样的地方是，前者的比后者的不稳定，一下就碎了。飞机产生的涡流要在飞机飞远后才碎，而鸟的则是飞出去拍打翅膀不到3下就碎了。

很明显，鸟的振翅产生的涡流比飞机产生涡流复杂的多。

振翅过程中的产生的涡流（图源：文献1）

知道了鸟在振翅中产生的涡流变化，便可以通过翅膀运动学方程、空气动力学模型、姿态运动学方程以及质心的动力学方程等建立模型，然后分析飞行过程中不同时刻的升力和阻力，最终了解鸟儿振翅是如何稳定飞行的……

当然这只是理想情况，因为这位科学家到最后还是没搞懂涡流的变化规律（也不可能这么简单），只是提出了一个解决问题的构思，并通过给鸟戴上护目镜尝试研究……

不过，随着科学技术的成熟，也许在不远的将来，我们真能设计出大型的振翅飞行器。

对了，为了解决护目镜起雾的问题，科学家在镜片内侧涂了薄薄一层剃须膏，很有用，也许你可以在你眼镜上试试。

（有用的知识 get了√）

参考文献:

[1] Gutierrez E, Quinn D B, Chin D D, et al. Lift calculations based on accepted wake models for animal flight are inconsistent and sensitive to vortex dynamics[J]. Bioinspiration & biomimetics, 2016, 12(1): 016004.

[2] https://qa.1r1g.cn/aviation/ask/1474861/

[3]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BF%BC%E5%B0%96%E6%B8%A6%E6%B5%81