Även om Leonardo da Vinci (1452-1519) är känd för att ha studerat fågelflyg, få människor inser att han var den första att dokumentera flygmanövrar, nu kallad dynamisk svävning. Fåglar använder dessa manövrar för att utvinna energi från vindskjuvning för uthållig flygning. En nyligen publicerad artikel publicerad i Notes and Records utforskar Leonardos tidiga beskrivning av dynamisk skyhöghet, vilket är en av hans stora aerodynamiska upptäckter. Detta föregår, med nästan 400 år, den första allmänt accepterade förklaringen av fysiken i denna skyhöga teknik av Lord Rayleigh 1883. Vi pratade med författaren, Professor Dr Philip Richardson.

Hur blev du intresserad av Leonardo da Vinci?

Jag såg först skyhöga albatrosser på en oceanografisk kryssning till södra Atlanten. När vi lämnade Kapstaden och fartyget ångade rakt upp mot vinden till 15 knops vind, Jag såg en vandrande albatross som kom akterifrån ta oss förbi och sedan flyga parallellt med vårt skepp. Inte vid något tillfälle flaxade fågeln med vingarna. Jag blev nyfiken på hur en fågel kunde sväva direkt i vinden sådär. Så småningom upptäckte jag att albatrossen använde ökningen av vindhastigheten i kombination med höjden över havets yta eller vindskjuvning i det som kallas dynamiskt svävande. Jag undrade vem som först upptäckte dynamisk skyhöghet och blev intresserad av dess tidiga historia. Jag visste att Leonardo hade studerat fåglar som svävade i vindar och bestämde mig för att läsa hans anteckningsböcker för att se vad han hade fått reda på. Det visar sig att han hade skissat och beskrivit landfåglarnas dynamiska svävande teknik för över 500 år sedan. De flesta forskare tror att Lord Rayleigh var den första som beskrev hur en fågel kunde få energi från vindskjuvning för att sväva, men Leonardo verkar ha gjort denna upptäckt mycket tidigare.

Hur blev Leonardo intresserad av flyg?

Leonardo arbetade först med modeller av flygande anordningar i verkstaden hos Andrea del Verrocchio i Florens som beskrevs av Domenico Laurenza i sin bok "Leonardo on Flight". Olika redskap som jättefåglar och bevingade drakar som "flög" på kablar skapades för att förvåna publiken av teateruppsättningar. Leonardo var också intresserad av fåglar, studerar hur fåglar flaxade med vingarna, hur de kontrollerade sin flykt med sina vingar och svans, och hur de kunde sväva i vinden utan att flaxa med vingarna. Detta verkar ha fått honom att försöka bygga en människodriven flygmaskin med flaxande vingar, som vi nu kallar en ornithopter. Han studerade människors styrka och försökte ta reda på hur man driver en ornithopters vingar med hjälp av en persons styrka och mekaniska hävstångskraft. Han skissade och designade även segelflygplan. Många fungerande modeller av dessa enheter har nu byggts och kan ses i museer och böcker.

Leonardo observerade flygande fåglar i kullarna nära Fiesole utanför Florens som beskrivs i hans "Codex on the Flight of Birds" cirka 1505. Hans skisser av flygande fåglar finns i flera anteckningsböcker, där han noggrant beskrev deras flygmönster. Efter att han insåg hur svårt det skulle vara för en människa att driva en ornithopter, han verkar koncentrera sig på detaljerna i svävande fåglar för att upptäcka hur de flög utan att flaxa med vingarna. Även om han förmodligen ville använda denna information för att driva en flygande maskin, det finns inga bevis för att han lyckades med det. Den sista anteckningsboken han startade, "Manuskript E" (cirka 1513-1515), bäst sammanfattar hans studier av skyhög flygning och visar tydligt hur flyttfåglar använder vinden för långdistansflygning.

Hur stor inverkan upplever du att Leonardos skisser om flyg har påverkat de första framgångsrika flygmaskinerna?

Leonardo var upptagen med sina konstprojekt, hans många vetenskapliga studier, och hans tekniska utveckling som han aldrig hann med att organisera och publicera sina upptäckter. Hans beskrivningar av fågelflyg och aerodynamik förblev i hans anteckningsböcker allmänt okända för andra som senare utvecklade flygmaskiner. Leonardos Codex "On the Flight of Birds" publicerades 1893 i Frankrike. Även om flera personer experimenterade med segelflygplan och motorflyg vid den tiden är det inte uppenbart att Leonardos arbete med flygande fåglars aerodynamik någonsin påverkat dessa människor. Bröderna Wright verkar ha gjort sin egen forskning om flygning och inte påverkats av Leonardos. Först ganska nyligen har piloter av radiostyrda segelflygplan blivit intresserade av att använda vindskjuvning för att driva sina segelflygplan. Den extremt snabba flygningen av dessa segelflygplan i över 500 miles per timme har nyligen fångat människors uppmärksamhet och publicerat hur kraftfullt dynamisk svävning kan vara. Praktiskt taget alla moderna referenser till dynamisk skyhöghet nämner Lord Rayleighs beskrivning från 1883 och inte Leonardos verk. Detta beror troligen på att nyliga översättningar av Leonardos anteckningsböcker ofta utelämnar hans skisser av dynamiskt svävande, och historiker är för det mesta omedvetna om hur dynamiska flygmönster kan se ut. I mitt eget fall hade jag varit intresserad av att flyga i höjden i många år, studerade albatrossernas flygning, och lätt att känna igen att Leonardos skisser och anteckningar beskrev dynamisk skyhöghet. För att låta andra veta om Leonardos upptäckt beskrev jag hans observationer.

Finns det några andra områden av Leonardos intressen, som du skulle vilja studera vidare?

Jag skulle älska att studera Leonardos upptäckter om fågelflyg genom att gå tillbaka i hans steg och försöka observera och skissa på fåglarna han observerade och skissade. Jag skulle vilja besöka Florens där han arbetade i ett antal år, utforskade de närliggande kullarna i Fiesole, och såg fåglarna flyga. Och självklart skulle jag vilja besöka Vinci nära där han föddes, Milano där han arbetade, och Rom där han skrev sin sista anteckningsbok, som innehåller utmärkta skisser av dynamisk flygning och beskriver det bäst. Och självklart skulle jag vilja besöka de olika museerna och biblioteken som är tillägnade Leonardo och hans arbete och för att ytterligare studera hans anmärkningsvärda upptäckter.