ציפורים נוסעות, שטווח הנדידה שלהן באמת פלנטרי באופיו, נאלצות להסתמך על שדות אוריינטציה עולמיים, בשל התכונות הפיסיקליות הבסיסיות של העולם והמרחב שמסביב. תקוות רבות במיוחד להבנת מנגנוני האוריינטציה של עופות נודדים יצרו שדה גאומגנטי בין אורניתולוגים, שנוכחותו מבדילה את כדור הארץ מכל כוכבי הלכת הקרובים ביותר למערכת השמש.
מנגנוני נדידת הציפורים
עם מידה מסוימת של קונבנציונליות, אפשר לדמיין את כדור הארץ ככדור ממוגנט ענק. בכל נקודה על פני כדור הארץ יש שדה מגנטי שקל לכוון את הכיוון שלו באמצעות מחט המצפן, שתמיד פונה אל הקוטב המגנטי. נזכיר כי הקטבים המגנטיים של כדור הארץ שוכנים מעט הרחק מהקטבים הגיאוגרפיים המצוירים על גבי מפה או כדור הארץ דרכם עובר ציר הסיבוב של כדור הארץ.
החץ של מצפן קונבנציונאלי נע רק ימינה ושמאלה, ולכן הוא מראה את הכיוון של המרכיב האופקי של השדה בלבד, ומופנה לאורך המרידיאן המגנטי לקוטב המגנטי של כדור הארץ. אך כוחות המגנטיות היבשתית פועלים לא רק במישור האופקי, אלא גם לעבר מרכז הכוכב, כלומר, לשדה המגנטי יש גם רכיב אנכי או, כאמור, מרכיב כבידה. אם מחט המצפן יכולה לנוע לכל הכיוונים, כולל למעלה ולמטה, מיקומה היה משתנה באופן ניכר כאשר היא עוברת מהקו המשווה לקטבים.
בקו המשווה הוא ימוקם במקביל לחלוטין לפני השטח של כדור הארץ, כלומר אופקי לחלוטין, ומצביע עם קצהו המגנטטי אך ורק לצפון. ככל שהוא מתרחק מהקו המשווה, חריגותיו מהאופק היו מתורגמות יותר ולבסוף בקוטב הצפוני החץ יפנה למרכז כדור הארץ, כלומר הוא יעלה אנכית. בקוטב המגנטי הדרומי, החץ יתפוס גם מיקום אנכי, אך קצהו הצפוני הממוגן פונה כלפי מעלה כלפי מעלה. כך, ניתן להשתמש במצפן שיש לו מכשיר כזה לא רק כדי לציין את הכיוון לצפון, אלא גם כדי לקבוע את מיקומו על המרידיאן, כלומר כאינדיקטור לרוחב.
השערה לגבי האוריינטציה המגנטית של עופות נודדים
האם ציפורים יכולות להשתמש במגנטיות יבשתית באותה דרך בה אנו משתמשים במצפן קונבנציונאלי, שהחץ שלו, מציית לרכיב האופקי של השדה המגנטי, פונה תמיד צפונה? האם הציפורים מסוגלות לחוש ולהעריך מרכיב זה? ההשערה של האוריינטציה המגנטית של עופות נודדים באה לידי ביטוי על ידי האקדמאי של אקדמיית סנט פטרסבורג א 'מידנדורף לפני למעלה ממאה שנה, עם זאת, אפשרויות אמיתיות לאימותו הניסיוני הופיעו אצל מדענים רק בשנים האחרונות.
שיטה לחקר נדידת הציפורים
מתברר כי יונים עם ספירלות עשויות חוט מתכת דק שהוצבו על ראשיהן עם זרם חשמלי שזרם דרכן מסוללות זעירות בניסויים במזג אוויר מעונן, חזרו בצורה גרועה. במזג אוויר צלול הם השתמשו במצפן השמש המוכר ופנו בביטחון לעבר המסילה, כלל לא עצובים שכיוון השדות המגנטיים המקיפים את ראשם לא היה קשור לכיוון המגנטיות היבשתית.
במזג אוויר מעונן, יונים עם ספירלות על ראשם עשו טעויות גסות בעת זממת המסלול וטסו לאן שהלכו, ואילו יונים ללא ספירלות לא חוו קשיים בולטים. עד היום יש עדויות רבות יותר ליכולתם של ציפורים להשתמש במצפן מגנטי. ספק רב בהרבה נגרם עד כה מהיכולת של הציפורים להשתמש במרכיב הכבידה של השדה המגנטי כדי לקבוע את מיקומם.
סיבוב כדור הארץ ונדידת ציפורים
בפעם אחת אפילו הוצע כי לציפורים היו שיטות ניווט המבוססות על שימוש בכוחות קוריוליס. כוחות אלה מתעוררים עקב סיבוב כדור הארץ; הם מתגברים בכיוון מהקוטב לקו המשווה בהתאם לעלייה במהירות הסיבוב של נקודות הממוקמות על פני כדור הארץ. הביטויים הגלובליים של כוחות קוריוליס בקנה מידה פלנטרי הם דולף גדות נהרות הזורמים בכיוון הרחוב, והתפתלות של מערבולות אטמוספריות ענקיות. השימוש בכוחות אלה מבוסס על תכנון של גירוסקופ - מכשיר אשר, בכל תנוחה של כלי טיס או ספינת ים, מוגדר באופן ספונטני לאורך המרידיאן הגיאוגרפי. כוחות קוריוליס מתאימים לקביעת הרוחב הגיאוגרפי בתוך חצי הכדור אחד מהם.
אם נוסיף אינדיקטור מקום אחד נוסף, למשל, אחד המרכיבים של השדה המגנטי של כדור הארץ, נוכל להשיג את המערכת הרצויה משתי קואורדינטות (בגלל חוסר ההתאמה בין צירי המגנטיות והסיבוב), המאפשר ליצור מפת כוח משיכה מגנטית. עם זאת, החישובים הראו שכדי להיתפס על ידי הציפורים, כוח הקוריוליס עדיין קטן מדי, ובמיוחד, חופף ללא מסווה ללא מסקנה על ידי התאוצות המשפיעות על הציפור במעוף (בהמראה, בזמן האצה או האטה, ואכן מתי כל שינוי במהירות הטיסה או מיקום בחלל).
ניווט ציפורים
ההבדל בין כיוון מצפן וניווט
ההגעה למטרה כוללת שני רכיבים. ראשית, כיוון המצפן - היכולת לקיים מסלול שנבחר לאורך זמן, ושנית, ניווט - היכולת לשרטט מסלול בין שתי נקודות על סמך השוואה של הקואורדינטות שלהם, כלומר על מפה המאוחסנת בזיכרון.
ההבדלים בין כיוון מצפן פשוט וניווט מודגמים על ידי חוויית הובלת הברזל. כמה אלפי ציפורים נתפסו ונשרפו, הועברו מהולנד לשוויץ ושוחררו. ציפורים צעירות, שעברו את הנדידה הראשונה בחייהן, יצאו משוויץ לדרום-מערב. הם הצליחו לבחור את הכיוון הנכון, אך בסופו של דבר סטו מהמסלול והיו ניכרים דרומית למקום אליו פנו, ובהתאם לא נותרה להם ברירה אלא לחורף בספרד ובאזורים הדרומיים של צרפת.
על פי המצפן, הצעירים התכוונו נכון, אך הברזלים לא יכלו להרשות לעצמם לתקן עבור מעבר מסוים מהמסלול הרגיל שלהם. וסטארים בוגרים, שכבר היו בעלי ניסיון נדידה, הראו באופן מושלם שיש להם ניווט צלפים מעולה. הם הצליחו לנווט וקבעו מיד מסלול חדש בכיוונים צפון מערביים ומערבים וכתוצאה מכך הם הגיעו בקלות לחורף שלהם בדרך כלל.
ההבדל בין האוריינטציה המרחבית של ציפורים בוגרות וצעירות
מה ההבדל בין האוריינטציה המרחבית של ציפורים בוגרות וצעירות? סביר להניח שתנועת החורף בחיות צעירות, המתגברת על המסלול לראשונה בחייהם, כפופה בעיקר לתוכניות התנהגות אינסטינקטיביות. במילים אחרות, לסטריל הצעיר יש את היכולת המולדת לעוף לכיוון של חורף ומדמה די מדויק בדיוק מה המרחק שהוא צריך להתגבר עליו בכדי להגיע אליהם.
דבר נוסף הוא ציפורים בוגרות שכבר ביקרו בדירות חורפ וקיבלו שם מידע מסוים. איזו שאלה היא השאלה הקשה והמפתח ביותר, שהתשובה המדויקת עליה עדיין אינה קיימת. זה יכול להיות כל מידע אסטרונומי או גאופיזי, שדרכו ניתן לתת מאפיין ייחודי של כל נקודה על פני כדור הארץ. אז ציפור בוגרת ככל הנראה מסוגלת להשוות בין מידע חורפי מאוחסן לבין מידע עדכני על מיקומו.כל עוד מדובר בטכנולוגיה והיא משימה פשוטה לכל נושא שיודע את כישורי ההתמצאות באמצעות מצפן.
היכולת של היונים למצוא את דרכם לבית
היכולת המדהימה של היונים למצוא את דרכם לבית ידועה מאז ימי קדם. צבאות הפרסים הקדומים, האשורים, המצרים והפיניקים שלחו הודעות ממסעות עם יונים. בשתי מלחמות העולם שימש עמדת היונים שירות כזה עד שהוקמו אנדרטאות לכבוד נושאי המכתבים הנוצות בבריסל ובעיר ליון הצרפתית. בתחרויות מועברות יונים לאורך 150-1000 ק"מ ומשוחררות. זמן החזרת הציפורים לירוק היונה נרשם באמצעות מכשירים מיוחדים. יונים מאומנות היטב טסות לבית במהירות ממוצעת של 80 קמ"ש. הטובות בהן מסוגלות להתגבר על 1000 ק"מ ליום.
האנדרטה השלישית ליונים טרם נבנתה, אך הם היו ראויים זה מכבר בגלל תרומתם המובהקת לחקר דרכי ההתמצאות של ציפורים. לדוגמא, התברר כי היונים יכולות לחזור מרחוק אל היונה, למרות ה"קוצר ראייה "החזק ביותר. ציפורים "קוצר ראייה" נוצרו במשך כל זמן הניסוי, והניחו עדשות מגע מט על עיניהם, מה שאיפשר להבחין רק בקווי המתאר של העצמים הקרובים ביותר. ועם עדשות כאלו, יונים שוחררו 130 ק"מ מהג'וקוטה. ציפורים עיוורות למחצה זינקו כלפי מעלה ומיהרו הביתה בגובה רב, לא רואים סביבן שום דבר פרט לערפל אפור בלתי חדיר. כמעט כולם הצליחו להגיע למקום בבטחה, אם כי "קוצר הראיה" לא איפשר למצוא את תלת מימד עצמה. יונים ירדו ברדיוס של 200 מטר ממנה וצפו בסבלנות להיפטר מעדשות מעצבנות.
מצפן ציפורים
כאשר ידוע קורס אתה יכול לעקוב אחריו זמן רב רק בעזרת מצפן. בהתאם לנסיבות, ציפורים משתמשות בביטחון ב"מצפנים "משלושה סוגים שונים לפחות. בשעות היום, ציפורים ברמת דיוק רבה קובעות את מיקום נקודות הקרדינל על השמש. זה לא נמנע אפילו על ידי תכריכים עננים קלים כל עוד זה מאפשר לך להרגיש את מיקום הכוכב בשמיים. בלילה, "המצפן" הכוכב בא להחליף את השמש, ובאומנות הטיפול בה, ציפורים רבות העושות נדידת לילה זכו גם הן להצלחה רבה. כאשר מזג האוויר מתדרדר לחלוטין והשמיים מכוסים בעננים מסביב לשעון, "מצפן" מגנטי מציל מטיילים נוציים, איתם הם מופעלים גם במיומנות רבה.
לפיכך, לשאלה באיזה "מצפן" משתמשים הנוסעים הנוצות, למדענים יש תשובה כמעט מקיפה. המצב גרוע עד כה בהבנה של מהי "מפת הניווט" של הציפורים ובאילו שיטות הם משתמשים כדי לסמן את מיקומם עליו. נזכיר כי המלחים למדו לעשות זאת למען האמת רק עם כניסתם של מכשירי מדידה מדויקים.
ראשית כל, כרונומטר - שעון עם התקדמות מדויקת מאוד, המאפשר לך לעקוב אחר גובה הכוכבים מעל האופק ואת אזימוטם בשעה מוגדרת בקפדנות במהלך מסע של חודשים ארוכים - כלומר, מיקומם ביחס לכיוון צפון. מיקומם של המאורות נקבע בעזרת סקסטנט - מכשיר מורכב למדי, שבלעדיו במהלך שלוש המאות האחרונות לא יצא כלי שיט למרחקים ארוכים מהנמל. כדי "להשיג מקום" של הספינה, יש לבצע לפחות שתי מדידות של הגובה או אזימוט הכוכבים - בכל שילוב שהוא.
לאחר שהשיג את המספרים הדרושים בעזרת טבלאות ניווט, תוך שחרור חלקי של הנווט מחישובים מורכבים, הוא יכול לקבוע את אורך הרוחב הגיאוגרפי, איתם היה הכלי ברגע המדידה, ברמת דיוק של כמה מיילים. שיטות ניווט מדויקות יותר, אך יקרות יותר בהשוואה, המציעות את מיקום אוניה או כלי טיס ברמת דיוק של עשרות מטרים, התאפשרה רק עם כניסתם של רכבי שטח.
מצפוני שמש וכוכבים
לפיכך, על פי מיקום השמש או הכוכבים בשמיים, אתה לא יכול רק לקיים את המסלול תוך שימוש במאורות כתחליף למצפן, אלא גם לקבוע את מיקומך על פני כדור הארץ באמצעות תאורות תאורה. נכון לעכשיו, נקבע היטב כי לציפורים יש יכולת מולדת להשתמש ב"מצפנים "סולאריים וכוכבים, בגלל נוכחותם של" שעונים פנימיים "מדויקים, המאפשרים לך לבחור את הכיוון הנכון לכל מיקום של הכוכבים במהלך היום.
האם ציפורים יכולות להשתמש בשמש ובכוכבים כדי לקבוע את המיקום?
אם ההתפתחות של מערכות ניווט ציפורים הייתה עוברת באותה דרך שבה התפתחה ענייני ניווט, אז הציפורים היו צריכות למצוא תחליף לכרונומטר, לסקסטנט, ללוח, ויתרה מכך, לשלוט בסכום הידע באסטרונומיה לפחות בנפח תוכנית הלימודים העל-יסודיים. ואז, כשהוא מוצא את עצמו באזור לא מוכר, אותה יונה נשאית יכולה לקבוע את מיקומה ביחס לבית, להעריך את ההבדל בין גובה השמש לבין אזימוט הכוכבים במקום חדש לבין הגובה המאוחסן והאזימוט של אותם כוכבים באותו יום ואז באותה תקופה מעל תלת-המוצא הילידית.
הדרך הקלה ביותר היא לחכות במקום חדש לתחילת הצהריים המקומית - רגע השיא העליון של מרכז השמש. ואז צריך לעשות שני דברים. ראשית, התבוננו בשעון שרץ בשעה ה"ביתית ", וקבע את ההבדל ברגע הצהריים. אם השמש הלכה לזווית לפני השעה 12.00, הבית נשאר במערב, אם אחר כך - במזרח. שנית, אתה צריך להסתכל על השמש ולהעריך את גובהה מעל האופק. אם השמש בצהריים גבוהה יותר מאשר בבית, הרי שהגורל הביא אותך דרומה, אם נמוך יותר - מדרום לצפון (בחצי הכדור הדרומי, כמובן, להפך).
במבט ראשון הכל פשוט, אך במציאות הקשיים לא ניתנים לתיאור. כדי להשתמש בשיטה זו, אפילו בשינויים הפשוטים ביותר שלה, אתה זקוק לכמות זיכרון אדירה ודיוק המדידה הגבוה ביותר. למוח הציפורים אין משאבי זיכרון כאלה. בנוסף, המדידות למטרות ניווט מורכבות מכדי שניתן יהיה לבצע אותן "בעין".
לדוגמה, בקו הרוחב של העיר סימפרופול, על כל 100 ק"מ בדרך, גובה השמש משתנה ב -1 מעלות בלבד, זמן הזריחה והשקיעה - בפחות מחמש דקות, אזימוטת השמש - בפחות מ- 1.5 מעלות. השימוש בכיוון אסטרונומי קל יותר למרחקים ארוכים - ככל שהוא פוחת, הדרישות לדיוק המדידה הולכות וגדלות.
אורניתולוגים עבדו קשה כדי למצוא קווי דמיון בשיטות הניווט של ציפורים ואנשים. אך כל המחקרים בכיוון זה טרם הצליחו. ככל הנראה, הציפורים קובעות את מיקומן על פני כדור הארץ ומציירות את "המפות" שלהן בדרכים אחרות. אילו מהם נותר לראות בעתיד. כך רואה מומחה ידוע בתחום נדידת הציפורים את פרופסור סנט פטרסבורג V.R. דולניק: "עלינו להודות", הוא כותב, "שמערכת הניווט מובילה את הציפורים לנקודה - במובן המילולי ביותר של המילה, שבה הם קיבלו פעם (או שממנה הם ממשיכים לקבל) מידע כלשהו.
ברור שמגבלות הדיוק של מערכות המוכרות לנו המספקות ניווט אסטרונומי, גאומגנטי או כבידתי אצל ציפורים אינן מספיקות 2-3 סדרי גודל לניווט עד לנקודה. זה שוב (כמו במחקר על יונים הביתה) מעלה את השאלה לגבי איזה גורם לא ידוע שמאפשר לנו להתכוון לניווט מוחלט, או גורם ידוע, אבל דרך לא ידועה להשתמש בו לניווט. "