De flesta förnuftiga flygresenärer fruktar turbulens. En liten atmosfärisk hicka kan skaka flygplan, skramla nerver och spilla drycker. En studie ledd av Cornell University visade att fåglar inte har något emot det alls.

Genom att kombinera vindhastighetsdata med de uppmätta accelerationerna hos en kungsörn utrustad med GPS-spårningsinstrument, forskarna föreslår att snarare än att hindra flykten, turbulens är en energikälla som fåglar kan använda till sin fördel.

Denna kontraintuitiva upptäckt skulle kunna revidera vad vi vet om fågelflyg, och hjälpa flygindustrin att utvecklas snabbare, effektivare sätt att flyga i turbulenta miljöer.

Pappret, "Turbulens förklarar accelerationerna för en örn i naturlig flygning, " publicerad i PNAS . Huvudförfattare var doktoranden Kasey Laurent.

Även om fåglarnas flykt kan verka lätt och graciös för jordbundna åskådare, bevingade djur navigerar faktiskt luftflöde som är strukturerat, strukturerad och ständigt i flux, enligt Gregory Bewley, biträdande professor vid Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, som ledde laget.

För att ta sina experiment ut från labbet och upp i himlen, Bewleys team samarbetade med två grupper – Conservation Science Global och Cellular Tracking Technologies. Forskare från dessa företag fångade en kvinnlig kungsörn i Alabama, riggade den med en solar GPS-telemetrienhet med en accelerometer som väger mindre än 3 uns, släppte sedan fågeln.

Under loppet av 17 dagar, när örnen vandrade norrut längs Appalacherna mot Kanada, GPS-"ryggsäcken" sände mer än 200 timmars data – inklusive platskoordinater, höjd över havet, markhastighet och triaxiell acceleration – via mobilnät.

Bewleys labb fick sedan vindhastighetsdata från National Centers for Environmental Predictions väderhistorikdatabaser och kartlade det på örnens flygmätningar, identifiera fågelns olika flygande och icke-flygande beteenden.

De hittade en "mycket oregelbunden, fluktuerande mönster" i örnens accelerationer, som liknar de typiska banorna för partiklar i turbulenta luftflöden. På tidsskalor som sträcker sig från 0,5 till 10 sekunder – vilket översätts till ungefär 1 till 25 vingslag – var örnens accelerationer och atmosfäriska turbulens helt i synk.

Och hur intensiva är dessa accelerationer? Som en jämförelse, personer som åker i en bil eller ombord på ett kommersiellt flyg upplever mindre än 0,1 g, eller en faktor för jordens gravitationsacceleration. Under tiden, fåglarnas accelerationer överstiger 1 g – vilket skulle kasta de mänskliga passagerarna ur sina säten.

Självklart, flygingenjörer strävar efter att minska turbulensen så mycket som möjligt, och ingen flygpassagerare eller pilot vill ha en ojämn resa. Men Bewley tror att det finns möjligheter att utnyttja turbulensens energi, speciellt för personlösa transporter och små spaningsflygplan.

"Om du kunde hitta en väg där varje virvel driver dig åt rätt håll, då kommer du uppenbarligen dit lite snabbare med lite mindre energi, ", sa Bewley. "Vi arbetar fortfarande hårt för att förstå turbulens i sig. Jag tycker att det är fascinerande att det kan finnas lite praktisk empirisk kunskap förkroppsligad i vilda djur som vi ännu inte uppskattar."