Les données cinématiques pour les deux espèces africaines étaient difficiles à trouver, mais l’hirondelle rustique ou européenne (Hirundo rustica) a été étudiée de manière intensive et les données cinématiques pour cette espèce était facilement disponible.
C’est une simple question de rapport de poids
Une enquête de 54 ans sur 26285 hirondelles européennes capturées et relâchées par l’unité de démographie aviaire du L’Université du Cap constate que l’hirondelle européenne adulte moyenne a une longueur d’aile de 12,2 cm et une masse corporelle de 20,3 grammes.4
Parce que la fréquence des battements des ailes et l’amplitude des ailes sont toutes deux proportionnelles à la masse corporelle, 5 et à la cinématique de vol des données sont disponibles pour au moins 22 autres espèces d’oiseaux, 6 il devrait être possible d’estimer la fréquence (f) et l’amplitude (A) de l’hirondelle européenne par une comparaison avec des espèces similaires. Avec ces deux nombres, il sera possible d’estimer la vitesse (U).
Afin de maintenir la vitesse de la vitesse, une hirondelle doit battre ses ailes quarante-trois fois par seconde, non?
En fait, c’est faux. En comparant l’hirondelle européenne avec des espèces d’oiseaux de masse corporelle similaire, nous pouvons estimer que l’hirondelle bat ses ailes 18 fois par seconde avec une amplitude de 18 cm:
| Espèce | Masse corporelle | Fréquence | Amplitude |
| Zebra Finch | 13 g | 27 Hz | 11 cm |
| Hirondelle européenne | 20 g | ≈ 18 Hz? | ≈ 18 cm? |
| Pic mineur | 27 g | 14 Hz | 29 cm |
| Budgerigar | 34 g | 14 Hz | 15 cm |
Notez que même le petit Zebra Finch bat des ailes pas plus de 27 fois par seconde en croisière.
Si nous ignorons la masse corporelle et ne regardons que l’oiseau sp avec une envergure similaire, nous pouvons estimer une fréquence moyenne de 14 battements par seconde et une amplitude de 23 cm:
| Espèce | Envergure | Fréquence | Amplitude |
| Budgerigar | 27 cm | 14 Hz | 15 cm |
| Hirondelle européenne | ≈ 28 à 30 cm | ≈ 14 Hz? | ≈ 23 cm? |
| Pic mineur | 31 cm | 14 Hz | 29 cm |
| Starling européen | 35 cm | 14 Hz | 26 cm |
En faisant la moyenne des 6 valeurs, nous pouvons estimer qu’une hirondelle européenne moyenne vole à une vitesse de croisière avec une fréquence d’environ 15 battements par seconde et une amplitude d’environ 22 cm.
Passer un peu, mon frère
L’article du mois dernier sur le nombre de Strouhal en vol de croisière a montré à quel point les formes d’onde de vol simplifiées qui représentent l’amplitude en fonction de la longueur d’onde peuvent être utiles pour visualiser le rapport de Strouhal (fA / U), sans dimension paramètre qui a tendance à tomber dans la plage de 0,2 à 0,4 pendant un vol de croisière efficace.
Pour une hirondelle européenne volant avec une amplitude de battement d’aile estimée à 24 cm, le schéma prévu du vol de croisière varie à partir d’un nombre de Strouhal ( St) de 0,2:
… à un 0,4 moins efficace:
Si le premier diagramme (St = 0,2) est précis, alors la vitesse de croisière de l’hirondelle européenne serait d’environ 16 mètres par seconde (15 battements par seconde * 1,1 mètre par battement). Si le deuxième diagramme (St = 0,4) est précis, alors la vitesse de croisière de l’hirondelle européenne serait plus proche de 8 mètres par seconde (15 battements par seconde * 0,55 mètre par battement).
Si nous nous contentons sur une valeur Strouhal intermédiaire de 0,3:
Nous pouvons estimer la vitesse de l’hirondelle européenne à environ 11 mètres par seconde (15 battements par seconde * 0,73 mètres par battement).
Trois sera le nombre que vous comptez
La vitesse peut également être prédite en utilisant une formule publiée. En inversant ce rapport de Strouhal médian de 0,3 (fA / U ≈ 0,3), Graham K. Taylor et al. montrer qu’en règle générale, la vitesse d’un animal volant est environ 3 fois la fréquence multipliée par l’amplitude (U ≈ 3fA) .5
Il ne nous reste plus qu’à brancher les nombres:
U ≈ 3fA
f ≈ 15 (battements par seconde)
A ≈ 0,22 (mètres par battement)
U ≈ 3 * 15 * 0,22 ≈ 9,9
… pour estimer que la vitesse anémométrique d’une hirondelle européenne à vide est de 10 mètres par seconde.
Oh, oui, je suis d’accord avec ça
Après une étude plus approfondie, il est devenu clair que ces estimations sont exactes, bien que peut-être coïncidentes.
Une étude réelle de deux hirondelles européennes volant dans une soufflerie à faible turbulence à Lund, en Suède, montre que les hirondelles battent des ailes beaucoup plus lentement que mon estimation, à seulement 7 à 9 battements par seconde:
« Par rapport à d’autres espèces de taille similaire, l’hirondelle a une fréquence de battement assez faible et des ailes relativement longues. » 7
La vitesse maximale que les oiseaux pouvaient maintenir était de 13 à 14 mètres par seconde, et bien que l’étude de Lund ne traite pas du vol de croisière en particulier, le battement le plus efficace (7 battements par seconde) se sont produits à une vitesse comprise entre 8 et 11 mètres par seconde, avec une amplitude de 90 à 100 & deg (17 à 19 cm).
Et il y avait beaucoup de réjouissances
En faisant la moyenne des chiffres ci-dessus et en les branchant sur l’équation de Strouhal pour le vol de croisière (fA / U = 7 battements par seconde * 0,18 mètre par battement / 9,5 mètres par seconde) donne un nombre de Strouhal d’environ 0,13:
… indiquant un modèle de vol étonnamment efficace tombant bien en dessous de la plage attendue de 0,2 à 0,4.
Bien qu’une réponse définitive exigerait bien sûr des mesures supplémentaires, des moyennes publiées à l’échelle de l’espèce de la longueur des ailes et de la masse corporelle, des estimations initiales de Strouhal basées sur ces moyennes et des comparaisons interspécifiques, le vent de Lund t Une étude unique des oiseaux volant à différentes vitesses et des nombres de Strouhal révisés basés sur cette étude m’amènent tous à estimer que la vitesse de croisière moyenne d’une hirondelle européenne à vide est d’environ 11 mètres par seconde, soit 24 miles à l’heure.
Quelle est la capitale de l’Assyrie?
Pour ceux qui recherchent des réponses supplémentaires, les quatre capitales de l’Assyrie étaient Ashur (ou Qalat Sherqat), Calah (ou Nimrud), l’éphémère Dur Sharrukin (ou Khorsabad) et Ninive.8 Les ruines des quatre villes anciennes font partie de l’état moderne de l’Irak.
Merci à tous ceux qui ont écrit avec des commentaires et des questions. Les réponses sont publiées ici, avec une estimation révisée du Dr Graham Taylor et quelques théories alternatives.
- Chris & Tilde Stuart
Oiseaux d’Afrique: des oiseaux de mer aux mangeurs de graines
MIT Press (1999) - G. L. Maclean
Roberts ‘Birds of Southern Africa
John Voelcker Bird Book Fund, Cape Town, Afrique du Sud (1985) - Graham Chapman, John Cleese, Eric Idle, Terry Gilliam, Terry Jones , Michael Palin
Monty Python et le Saint Graal
Python (Monty) Pictures Ltd. (1975) - Unité de démographie aviaire
Résultats SAFRING de l’hirondelle européenne (Hirundo rustica)
Département des sciences statistiques, Université du Cap (2002) - Graham K. Taylor, Robert L. Nudds, Adrian LR Thomas
Les animaux volants et nageurs naviguent sur un numéro Strouhal réglé pour une efficacité énergétique élevée
Nature 425, 707–711 (16 octobre 2003) - Correspondance par courriel avec Graham Taylor du département de zoologie de l’Université d’Oxford (22-23 octobre 2003)
- Kirsty J. Park, Mikael Rosén, Anders Hedenström
Cinématique de vol de l’hirondelle rustique (Hirundo rustica) sur une large plage de vitesses dans une soufflerie
The Journal of Experimental Biology 204, 2741–2750 (2001) - Cerise d’Ashur
Histoire assyrienne
L’Encyclopédie mésopotamienne (2001)