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Aerodynamik: Warum fliegende Schlangen nicht abstürzen

Manche Schlangen können weite Strecken durch die Luft gleiten. Aber wie machen sie das? Eine Arbeitsgruppe hat nun ein mathematisches Modell entwickelt.
Eine schwarz-weiß gemusterte Schlange hängt von oben herab und guckt.Laden...

Schlangen gehören nicht zu jenen Tieren, die für ausgefeilte Flugkünste gemacht scheinen. Aber dennoch gleiten mehrere Arten der Schuppentiere elegant durch die Luft, ohne abzustürzen. Eine Arbeitsgruppe um Isaac Yeaton vom Virginia Polytechnic Institute and State University hat nun herausgefunden, wie sie ohne jegliche Tragflächen einen Gleitflug hinbekommen. Ihr Trick besteht in einer speziellen Methode, sich durch die Luft zu schlängeln, schreibt das Team in »Nature Physics«. Anhand von Zeitlupenaufnahmen fliegender Schlangen analysierte es zuerst die genauen Bewegungen der Tiere in der Luft und modellierten die Technik anschließend in einem dreidimensionalen Modell, das Aerodynamik, Form und Massenverteilung der Schlange berücksichtigte. Dabei zeigte sich, dass schlängelnde Modellschlangen tatsächlich stabiler und weiter gleiten als solche, die es nicht tun.

Schlange beim Gleiten

Allzu weit schaffen es die Schlangen nicht – ihr Fallwinkel beträgt etwa 65 Grad. Allerdings fallen sie auch nicht einfach vom Baum, und sie landen auch in der richtigen Orientierung, selbst wenn sie aus zehn Meter Höhe und mehr abspringen. Das ist nicht selbstverständlich, denn durch die Luft fliegende Gegenstände sind nicht stabil, sie neigen dazu, unkontrolliert um mehrere Achsen gleichzeitig zu rotieren. Schlangen vermeiden das, indem sie den Körper zu einer Dreiecksform abflachen und gleichzeitig zwei Wellen durch ihren Körper laufen lassen – eine horizontale und eine vertikale. Dabei hat die horizontale Welle die doppelte Wellenlänge der vertikalen Welle, die Schlange macht also einen großen Schlenker zur Seite und im selben Moment zwei kleine nach oben und unten.

Das hat nach Angaben des Teams um Yeaton zwei Effekte. Zum einen verhindert die Schlängelbewegung und der sich so verlagernde Schwerpunkt, dass die Schlange unkontrolliert zur Seite oder nach vorne kippt wie ein abstürzendes Papierflugzeug. Zum anderen optimiert sie so während des Flugs den Anströmwinkel der Luft und kann so in begrenztem Maß Auftrieb erzeugen. Anders als viele Fachleute bisher vermutet haben, schlängeln sich Schlangen also nicht durch die Luft, weil Schlangen sich nun mal schlängeln, sondern weil die Bewegung ihren Flug merklich verbessert. Diese Erkenntnis könne möglicherweise auch bei der Entwicklung gleitfähiger Roboter helfen, schreibt Jim Usherwood von der University of London in einer Einschätzung der Arbeit für »Nature Physics«.

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