Le miracle du vol chez les oiseaux
De notre correspondant en Australie
UNE foule s’est rassemblée au château de Stirling, en Écosse, pour assister à un événement spectaculaire. Sur le toit, on aperçoit un alchimiste italien. Il a annoncé qu’il allait voler jusqu’en France en se servant d’ailes spécialement conçues et confectionnées avec des plumes d’oiseaux.
Le voilà parti! Où a-t-il atterri? Au pied du château avec une fracture du fémur. Ainsi s’est terminée, au seizième siècle, une tentative pour imiter le vol des oiseaux.
Les hommes ont toujours été fascinés par le vol des oiseaux. Il y a trois mille ans, un observateur sagace du monde qui l’entourait a déclaré que ‘la voie de l’aigle dans les cieux était trop prodigieuse’ pour qu’il puisse la comprendre. — Prov. 30:18, 19.
Pendant longtemps, beaucoup de personnes ont pensé que si les hommes avaient des plumes comme les oiseaux, il leur suffirait de battre des ailes pour pouvoir voler. Toutefois, au cours des deux siècles passés, on s’est rendu compte que les oiseaux étaient conçus pour le vol bien plus merveilleusement qu’on ne l’avait pensé. Cette architecture remarquable comprend les plumes, la forme des ailes, des muscles spéciaux, la forme du corps, la structure des os et naturellement l’instinct nécessaire pour savoir se servir de ces diverses caractéristiques. L’homme a beaucoup appris en observant les oiseaux et il a inventé des mécanismes qui peuvent imiter maladroitement leur vol. Mais il n’a pas été conçu pour voler comme eux.
Le besoin de voler
Contrairement aux oiseaux, l’homme n’a évidemment pas besoin de voler pour survivre. Les oiseaux sont très actifs et ont besoin de grandes quantités de nourriture. Par exemple, leur cœur bat à raison de 200 à 1 000 pulsations par minute et la température de leur corps se situe entre 39 et 44 degrés. Le martinet commun vole de 12 à 14 heures par jour à la vitesse horaire de 65 kilomètres lors des vols de chasse normaux. Quand il nourrit ses petits, cet oiseau peut couvrir jusqu’à 960 kilomètres par jour.
Certains oiseaux peuvent voler à des vitesses stupéfiantes pendant de courtes périodes. On a vu des faucons plonger à 290 kilomètres à l’heure. En Inde, on a chronométré des martinets qui volaient à 320 kilomètres à l’heure.
Quand on observe un oiseau voler ainsi sans effort, on ne peut s’empêcher de s’interroger: Comment fait-il? Comment peut-il tenir en l’air?
Le secret du vol
Bien que nous ne puissions pas voir l’air autour de nous, nous sommes conscients de la puissance que l’air en déplacement peut avoir. Une tempête peut déraciner des arbres et arracher les toits des maisons. De même, l’air en mouvement autour des ailes particulières des oiseaux fournit assez de force ascensionnelle pour compenser la pesanteur et empêcher l’animal d’être précipité sur le sol. Sans le mouvement de l’air, l’oiseau tomberait comme une pierre.
L’aile d’un oiseau est constituée de telle façon que l’air qui glisse dessus est moins près de l’aile que celui qui passe dessous, de sorte qu’il se déplace plus rapidement pour rattraper en quelque sorte la couche inférieure.
Cette différence de vitesse fait que la couche d’air supérieure est moins dense que la couche d’air inférieure. Cet air du dessous, comprimé et plus dense, exerce donc une poussée vers le haut qui soulève l’oiseau. Il se passe quelque chose de semblable quand on boit avec une paille. En exerçant une succion sur la paille, on rend plus fluide l’air qui se trouve à l’intérieur. Comme l’air de l’extérieur est plus dense, il pousse le liquide vers le haut.
De la même façon, l’air qui passe sous l’aile tend à soulever l’oiseau. Cependant, dans le même temps, l’oiseau doit s’efforcer de surmonter la résistance de l’air.
Pour prendre son envol, généralement l’oiseau saute en battant des ailes. À première vue, il semble que celles-ci se meuvent simplement de haut en bas. Mais en y regardant de plus près, on se rend compte que le vol est bien plus complexe. Quand l’oiseau tire ses ailes vers le bas et l’arrière, les plumes serrées, ses ailes déployées poussent autant d’air que possible. Ensuite il tire ses ailes vers l’avant et vers le haut, les plumes bien séparées pour permettre à l’air de passer à travers. De plus, les ailes sont tirées contre le corps pour que l’air oppose un minimum de résistance.
Le battement de l’aile soulève l’oiseau et donne la propulsion nécessaire pour surmonter la force de traînée et prendre de la vitesse. Le mouvement de l’aile peut être comparé au mouvement du nageur de brasse-papillon. Ses bras tournent autour de l’articulation de l’épaule lorsqu’il les lance en avant dans l’air et qu’il les tire en arrière dans l’eau. Le vol est cependant beaucoup plus complexe, car s’il fait intervenir une rotation de l’aile, les différentes parties qui la composent entrent chacune en mouvement.
Plus un oiseau se déplace vite, plus il s’élève facilement grâce à l’air qui passe près de ses ailes. On a calculé qu’un pigeon dépense cinq fois plus d’énergie en décollant que lorsqu’il a atteint sa vitesse de vol normale.
Quand il s’agit d’oiseaux beaucoup plus grands, l’envergure plus large n’est cependant pas suffisante pour compenser l’augmentation du poids et de la force de traînée, surtout lors des décollages. C’est pourquoi certains d’entre eux, le pélican notamment, courent pendant un moment sur le sol pour prendre de la vitesse afin de s’élever plus facilement. D’autres, comme le vautour, atterrissent sur un arbre ou une haie, d’où ils sautent pour s’envoler. Ils prennent ainsi assez de vitesse grâce à la pesanteur pour que leurs ailes les fassent s’élever.
L’oiseau le plus lourd capable de voler est le cygne trompette, qui pèse jusqu’à 18 kilos. Les oiseaux lourds ne peuvent pas battre des ailes longtemps à cause du gros effort que cela demande. Ils n’en sont pas moins habiles à voler, car ils sont les maîtres d’une autre forme de vol.
Essor et vol plané
Les grands oiseaux peuvent voler sur de longues distances en bougeant à peine leurs ailes et en se servant des courants aériens. Une expérience simple illustre ce que sont ces courants. Quand on met la main au-dessus de quelque chose de chaud, on sent l’air chaud qui monte. De même, quand le soleil chauffe la terre, certaines zones deviennent plus chaudes que d’autres, selon la nature du sol. L’air chaud s’élève et produit de forts courants aériens, même si au sol tout semble calme. Ces courants thermiques sont des bulles d’air chaud qui s’élèvent jusqu’à des hauteurs de trois kilomètres.
Un courant aérien se produit également quand le vent frappe le flanc d’une colline ou d’une montagne. L’air est forcé de monter et il continue même après avoir passé le sommet de la montagne.
Quand un oiseau trouve un courant qui s’élève rapidement, il le “chevauche” et généralement tourne en montant en même temps que lui. Telle une voile, les ailes déployées prennent le vent. De cette façon les oiseaux s’élèvent pour ainsi dire sans effort. Ce type de vol est appelé l’“essor”.
En même temps que l’essor, l’oiseau pratique le “vol plané”. Il descend, les ailes déployées et toute surface étendue, pour ralentir sa descente. Les meilleurs planeurs peuvent parcourir une distance 20 fois supérieure à l’altitude à partir de laquelle ils commencent à descendre.
Les oiseaux planeurs, comme les vautours, les mouettes, les pélicans, les faucons et les aigles, parcourent d’énormes distances sans beaucoup d’efforts. Ils s’élèvent sur un courant aérien puis font du vol plané jusqu’à ce qu’ils atteignent un autre courant. Grâce à quelques battements d’ailes, ils peuvent se contenter de planer à la même hauteur dans un courant aérien ou passer d’un vol plané à un essor en un instant. Certaines variétés d’oiseaux voyagent de cette façon à la vitesse de 50 à 80 kilomètres à l’heure pendant la plus grande partie du jour, tout en conservant leur énergie. Généralement on peut dire quand un oiseau emploie cette sorte de vol, car il monte en cercle pendant un moment, puis amorce un long vol plané tout droit.
Des oiseaux, tels que l’albatros, sont passés maîtres dans l’art d’utiliser les vents violents qui soufflent au-dessus de l’océan. Quand il a le vent derrière lui, l’albatros commence un long vol plané vers la surface de l’eau tout en prenant de la vitesse. À environ un mètre de l’eau, il change de direction pour être face au vent et être ainsi soulevé par lui; il prend alors de l’altitude, mais perd de la vitesse. Puis il change de nouveau de direction et recommence le même cycle. En réglant les distances qu’il parcourt dans les différentes parties de ce cycle, l’oiseau peut se déplacer dans la direction désirée. Grâce à cette technique, l’albatros royal vole à la vitesse de 80 à 110 kilomètres à l’heure pendant de longues heures. L’oiseau doit seulement faire l’effort de garder les ailes étendues et de les agiter de temps en temps.
Comme les battements d’ailes demandent beaucoup d’énergie, les grands oiseaux recourent à l’essor et au vol plané aussi souvent que possible. Ils battent des ailes principalement pour se déplacer d’un perchoir à l’autre et pour décoller. Ces oiseaux donnent un ou deux coups d’ailes par seconde alors que la plupart des oiseaux chanteurs en donnent deux fois plus. Le colibri, qui mesure 5 centimètres et pèse 3 grammes, bat des ailes 60 à 70 fois par seconde. Il plane comme un hélicoptère et c’est le seul oiseau qui sait voler en arrière.
L’art de tourner et d’atterrir
Quand on voit les oiseaux contrôler leur vol, il y a de quoi être stupéfait. Pour tourner, ils battent d’une aile plus rapidement que de l’autre, ce qui la soulève et leur permet de tourner à angle aigu. Les plumes de la queue ont aussi leur rôle à jouer dans cette manœuvre. De plus, elles contribuent à maintenir l’équilibre et agissent comme un frein quand c’est nécessaire. La façon dont les oiseaux se déplacent avec vivacité, évitent les branches et les collisions entre eux, montre qu’ils sont vraiment maîtres des airs.
Les oiseaux possèdent également tout ce qui est nécessaire à un atterrissage parfait. Ils doivent tenir compte de leur altitude, de leur vitesse et de leur direction, ainsi que des courants aériens, pour ne pas heurter le sol brusquement ou culbuter lors de l’atterrissage. Certains oiseaux lourds doivent courir un moment pour garder leur équilibre.
Les oiseaux utilisent adroitement leurs ailes et leur queue pour réduire leur vitesse et contrôler l’atterrissage, de sorte qu’ils se posent sur une branche sans presque la faire bouger. C’est vraiment une prouesse acrobatique quand on considère la vitesse à laquelle ils s’en approchent. Parfois les oiseaux battent des ailes dans la direction opposée à celle du vol pour ralentir rapidement.
Merveilleusement conçus
Que les oiseaux sont conçus pour voler est évident quand on examine leur squelette et son revêtement. La partie supérieure de l’aile ou bras est formée de l’humérus, qui s’emboîte dans l’articulation de l’épaule; la partie inférieure ou avant-bras comprend deux os, le radius et le cubitus. De par la façon dont ils sont reliés entre eux, les os se meuvent aisément vers le haut et vers le bas et peuvent aussi tourner. Le sternum, au lieu d’être plat comme chez l’homme, présente une crête, le bréchet, qui a la forme de la quille d’un bateau. Ainsi les muscles qui commandent le vol, spécialisés et très puissants, disposent d’une large surface à laquelle ils s’attachent des deux côtés.
Les os eux-mêmes sont merveilleusement conçus. Pour la plupart, ce sont des tubes à parois minces ou, dans le cas des grands oiseaux, délicatement entretoisés à l’intérieur. Ils constituent donc un support léger mais extrêmement solide. Par exemple, le squelette de la frégate, laquelle a une envergure de 2 mètres, ne pèse pas plus de 113 grammes. Les os plus grands contiennent aussi des poches d’air. Ces poches sont des compléments des poumons et, quand c’est nécessaire, elles fournissent un supplément d’oxygène pour soutenir l’oiseau en cas d’activité intense.
Les plumes sont, elles aussi, d’une conception merveilleuse, et l’oiseau en possède de 2 000 à 6 000. Chaque plume est constituée d’une tige creuse garnie de centaines de barbes accrochées entre elles par des barbules. Ces barbules se divisent à leur tour en minuscules barbicelles en forme de crochet. On estime qu’une simple plume de pigeon, de 15 centimètres de long, possède 990 000 barbules et des millions de barbicelles. Toutes ces ramifications fournissent par leur enchevêtrement une surface d’appui étanche des plus efficaces. Cette surface est en outre légère, imperméable, et elle retient la chaleur. Les plumes agrandissent considérablement les ailes et ne leur ajoutent que peu de poids.
Les plumes des ailes sont de trois types principaux. Les plus grandes, les rémiges primaires, sont insérées autour du bout des ailes. Elles ont une grande importance pour l’oiseau quand il veut se diriger sur le côté ou battre des ailes. Chez les oiseaux de proie, les primaires deviennent plus étroites vers la moitié de leur longueur. Apparemment, cela permet à ces oiseaux de s’élever dans les airs presque à la verticale et de tirer un meilleur parti des courants aériens. Les plumes secondaires sont attachées à l’avant-bras et les tertiaires au bras. Ces types de plumes ont chacun leur rôle à jouer dans le vol.
Un miracle ou le hasard aveugle?
Ce bref examen du vol des oiseaux a de quoi nous faire réfléchir. L’homme est parvenu à imiter certains aspects de ce vol après des dizaines d’années de recherches intensives, d’expériences et d’analyse intelligente. Cependant il doit se fier à des instruments compliqués pour faire ce que les oiseaux font mieux que lui, par instinct. L’homme peut construire des planeurs et à présent des avions à réaction supersoniques, mais il ne peut imiter avec précision les battements d’ailes des oiseaux qui leur permettent de se propulser et de s’élever. D’où le vol des oiseaux, qui dépend de tant de facteurs, tire-t-il son origine?
Certains prétendent que les oiseaux ont évolué à partir des reptiles et que les écailles se seraient transformées lentement en plumes. Ils donnent comme exemple un oiseau fossile appelé archéoptéryx qui possède des dents et une longue queue osseuse. Selon eux, il s’agit d’un “chaînon manquant”. Cependant, on passe sous silence un certain nombre de détails importants. Les reptiles sont des animaux à sang froid et souvent apathiques, alors que les oiseaux ont le sang chaud et sont particulièrement actifs. Le vol dépend de nombreux facteurs coordonnés qui doivent exister tous en même temps.
On remarquera avec intérêt que l’archéoptéryx avait des ailes pleinement développées et parfaitement couvertes de plumes (et non d’écailles à moitié transformées en plumes). Il avait aussi des pattes spécialement équipées pour se percher. Les proportions relatives de la tête et de la boîte crânienne sont celles d’un oiseau; elles sont très différentes de celles d’un reptile. L’archéoptéryx n’a donc pas évolué à partir d’un reptile.
Il est évident que la capacité de voler ne peut être attribuée au simple hasard. Une étude réfléchie permet de découvrir des preuves convaincantes que le vol des oiseaux est d’origine divine. Tout ce qui concerne les oiseaux, leur corps aérodynamique, leurs ailes larges et légères, la structure spéciale de leurs os et l’instinct nécessaire pour se servir de tous ces facteurs, témoignent de l’existence d’un Architecte intelligent bien supérieur à l’homme. C’est cet Architecte, Jéhovah Dieu, que nous respectons comme l’Auteur de cette merveille qu’est le vol des oiseaux. — Ps. 148:1, 7, 10.
[Schéma, page 21]
(Voir la publication)
Les forces qui agissent sur l’aile d’un oiseau
air en mouvement
force ascensionnelle
force de traînée
pesanteur
[Schéma, page 22]
(Voir la publication)
courant thermique ascendant
vol plané
courant thermique ascendant