Fliegen (Fortbewegung)

mini|Fliegende Japanmöwe, Beispiel für aerodynamisches Fliegen mini|Fahrender (Fachsprache der Ballonfahrer) Heißluftballon, Beispiel für aerostatisches Fliegen mini|Fliegende Antares-Rakete, Beispiel für Flug mit Rückstoßantrieb mini|Die ISS auf ihrer Umlaufbahn, Beispiel für passiven Flug Das Fliegen oder der Flug bedeutet die Fortbewegung eines Körpers durch die Luft, durch anderes Gas oder durch luftleeren Raum, ohne dabei einen festen Untergrund zu berühren.

Etymologie Das Verb „fliegen“, wie mhd. vliegen von ahd. fliogan, geht wie lit. plaũkti „schwimmen“ auf eine idg. Wurzel pleuk- zurück, die aus pleu- „rinnen, fließen, schwimmen, fliegen“ erweitert ist und ursprünglich wohl ganz allgemein „sich [schnell] bewegen“ bedeutete. Siehe auch DWDS („fliegen“) und

Verschiedene Flugarten Entsprechend der verschiedenen Bewegungsformen und zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien werden verschiedene Flugarten unterschieden.

Aktiver Flug in umgebender Luft Aerodynamisches Fliegen

Die Fortbewegung eines Körpers schwerer als Luft mit dynamischem Auftrieb, der an umströmten Körpern entsteht, wird aerodynamisches Fliegen genannt. Aerodynamisches Fliegen wird in der Physik mit den Gesetzen der Aerodynamik beschrieben, z. B. Fliegen mit Flügeln, Schlagflügeln, Starrflügeln, Drehflügeln.

Aerostatisches Fliegen

Die Bewegung eines Körpers in der Luft, der mit einem Gas geringerer Dichte als die umgebende Luft gefüllt ist und statischen Auftrieb erfährt, wird aerostatisches Fliegen genannt. Aerostatisches Fliegen wird mit dem Archimedischen Prinzip beschrieben, z. B. Fliegen eines Freiballons.

Aktiver Flug unabhängig von umgebender Luft Rückstoßantrieb

Der Flug eines Körpers durch den Raum mit Rückstoßantrieb wird mit Raketenantrieben realisiert. Der Rückstoßantrieb ist die praktische Anwendung des 3. Newtonschen Axioms, z. B. beim Raumflug einer Rakete.

Passives Fliegen Passives Fliegen schließt die Fortbewegungsart Springen ein, die im Tierreich weit verbreitet ist. Dabei schnellt der Körper vom Boden ab, fliegt passiv durch die Luft und landet aufgrund der Schwerkraftwirkung nach kurzer Zeit wieder. Wenn man den Einfluss des Luftwiderstands und andere aerodynamische Effekte vernachlässigt, beschreibt der Körper dabei die Flugbahn einer Wurfparabel. Je nach den aerodynamischen Eigenschaften des Körpers kann die Wurfparabel verkürzt, verlängert oder asymmetrisch verändert sein.

Auch der passive Flug eines beliebigen Objektes als Geschoss nach anfänglicher Beschleunigung durch mechanische Energie (etwa der Flug eines Speers oder Pfeils) oder durch ein Treibmittel beschreibt eine solche ballistische Flugbahn.

Geräte, die geeignet sind, nicht nur in Luft, sondern auch im Weltraum zu fliegen, werden Flugkörper genannt. Raketen, künstliche Satelliten, Raumsonden und andere Raumflugkörper befinden sich immer dann, wenn keine Triebwerke eingesetzt werden, auf ballistischen Flugbahnen. Diese Flugbahnen können gegebenenfalls periodische Umlaufbahnen um einen Himmelskörper oder um den Lagrange-Punkt eines Dreikörpersystems sein.

mini|Die Samen der „Pusteblume“ sind Schirmflieger

Flug in der Natur Auftrieb von Pflanzensamen und Spinnen

Die Pflanzensamen der sogenannten Windflieger sind mit Einrichtungen zum passiven Fliegen ausgestattet.

Bestimmte Spinnenarten stoßen Fädenbündel aus, die dann zusammen mit ihnen vom Wind erfasst werden. Sie können so mehrere 100 Kilometer zurücklegen.

mini|Flügel für den aktiven Flug haben sich bei drei Wirbeltiergruppen konvergent entwickelt:1 Flugsaurier2 Fledertiere3 Vögel.Ihre Vorderextremitäten sind homologe Gebilde und in ihrer Funktion als Flügel zugleich eine Analogie. Die Flügel werden bei Pterosauriern vom 4. Finger getragen, bei den Fledertieren vom 2. bis 5. und bei den Vögeln wesentlich vom 2. Finger.Ulrich Lehmann: Paläontologisches Wörterbuch, 4. Auflage. Enke, Stuttgart, 1996

Tiergruppen mini|Gleitflug bei Draco dussumieri, 10-fach verlangsamt Einige Wasserlebewesen wie Fische, Pinguine und Meeressäuger sind zu Luftsprüngen befähigt, Fliegende Fische (Familie Exocoetidae) können Distanzen bis zu 400 m in der Luft per Gleitflug zurücklegen.

Die meisten kletternden und laufenden Landtiere können Luftsprünge vollführen. Ein Teil der Spezies an Land ist beflügelt, sodass sie auch größere Entfernungen fliegend zurücklegen können: Insekten (Klasse Insecta) stellen den Großteil der Landtiere und die meisten adulten Insekten besitzen zwei Flügelpaare.

Unter den Landwirbeltieren (Stamm Vertebrata) entstanden im Lauf der Evolution mehrfach konvergent flugfähige Formen.

Unter den Reptilien (Klasse Reptilia) waren die ausgestorbenen Flugsaurier (Pterosauria) flugfähig,Benjamin E. Dial, Lloyd C. Fitzpatrick: Predator escape success in tailed versus tailless Scinella lateralis (Sauria: Scincidae). In: Animal Behaviour 32, Nr. 1, 1984, S. 301–302. unter den rezenten sind nur Flugdrachen (Gattung Draco) zum Gleitflug befähigt.Masanao Honda, Hidetoshi Ota, Mari Kobayashi, Jarujin Nabhitabhata, Hoi-Sen Yong, Tsutomu Hikida: Phylogenetic relationships of the flying lizards, genus Draco (Reptilia, Agamidae). In: Zoological Science 16, Nr. 3, 1999, S. 535–549, doi:10.2108/zsj.16.535. Schmuckbaumnattern beherrschen den Gleitflug.

Die meisten Vögel (Klasse Aves) und unter den Säugetieren (Klasse Mammalia) die Gleitbeutler (Familie Petauridae, begrenzt auf Gleitflug), Gleithörnchen (Tribus Pteromyini, begrenzt auf Gleitflug), Riesengleiter (Ordnung Dermoptera, begrenzt auf Gleitflug) und Fledertiere (Ordnung Chiroptera) sind flugfähig.

Flugausführungen Bei der Ausführung des Fliegens kann unterschieden werden zwischen Gleitflug, Segelflug, Gaukelflug, Rüttelflug, Schwirrflug, Schlagflug oder Ruderflug und weiteren Flugformen.Wunderwerk Vogelflug, Wildvogelhilfe, abgerufen am 21. Juli 2014. Dazu kommen besondere Flugausführungen wie der Balzflug z. B. bei Bekassinen, welche nicht primär als Fortbewegung ausgeführt werden. Bei einigen Insekten dient der Flug im Schwarm zur Begattung, z. B. beim Hochzeitsflug mancher Hautflügler oder beim Schwarmtanz () mancher Eintagsfliegen.Janet E. Harker: Swarm behaviour and mate competition in mayflies (Ephemeroptera). In: Journal of Zoology 228, Nr. 4, 1992, S. 571–587, doi:10.1111/j.1469-7998.1992.tb04456.x.K. G. Sivaramakrishnan, К. Venkataraman: Behavioural strategies of emergence, swarming, mating and imposition in mayflies. (PDF) In: Proc. Indian Acad. Sci. Band 94. Nr. 3, Juni 1985, 351–357. Der Kompensationsflug dient der Aufrechterhaltung der Verbreitung in einem Habitat.

Insektenflug

mini|Schwebfliege im Schwirrflug Insekten nutzen verschiedene Techniken, um zu fliegen. Abhängig von der Größe des Insekts und der Bewegungsgeschwindigkeit der Flügel ist die Luft für das Insekt unterschiedlich „zäh“. Besonders kleine Insekten „schwimmen“ daher in der Luft, die für sie aufgrund ihrer Größe, Flug- und Flügelgeschwindigkeit ähnlich zäh wirkt wie Wasser. Ihre Flügel sind daher nicht aerodynamisch geformt, sondern ähneln eher einem schnell rotierenden „Paddel“.

Vogelflug mini|Zeichnung Lilienthals in seinem Buch Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst Der Flug eines Vogels unterliegt beim Auftrieb den gleichen grundsätzlichen aerodynamischen Gesetzmäßigkeiten wie ein Tragflächenflugzeug. Jedoch ist das Wirkprinzip ein gänzlich anderes. Bei der Bewegung der Flügel nach oben entsteht weniger Luftwiderstand als bei der Bewegung der Flügel nach unten. Somit drücken die Flügel den Vogel mehr nach oben (Flügelschlag nach unten) als nach unten (beim Flügelschlag nach oben). Dies wird hauptsächlich durch eine Krümmung der Flügelenden nach unten beim Flügelschlag nach oben erreicht. Die Bewegung nach vorn wird durch eine je nach Absicht des Vogels mehr oder weniger starke Biegung der Flügel in sich (man denke an die Flügel einer Schiffsschraube) verursacht. Anders erklärt, werden die sogenannten Handbereiche an den Flügelenden beim Abschlag mit der Vorderkante nach vorne unten gedreht, beim Aufschlag zeigt die Vorderkante des Handbereiches nach oben. Dadurch wird die Luft nicht nur nach unten, sondern auch nach hinten gedrückt. Auch das Durchführen der Auf- und Abbewegung in einer schrägeren und weniger senkrechten Bahn kann genutzt werden, um die Luft nicht nur nach unten, sondern auch nach hinten zu drücken und so eine Vorwärtsbewegung zu erzeugen (siehe Schlagflug). Die Vorwärtsbewegung kann aber auch ohne Flügelschlag dadurch bewirkt werden, dass der Vogel im Gleitflug die potentielle Energie, die er mit seiner Flughöhe gewonnen hat, in Vortrieb umsetzt. Ein Versuch, die Leistungsfähigkeit verschiedener Vogelarten auf der Grundlage des Verhältnisses der Länge der Handschwingen zur gesamten Flügellänge zu bestimmen, ist der Handflügelindex.

Interessant ist, dass die Flügelschlagfrequenz von Zugvögeln während des über lange Strecken führenden Vogelzugs, z. B. über die Sahara, nicht die gleiche ist wie beim Kurzstreckenfliegen in ihrer jeweiligen Zielregion. Beim „Alltagsfliegen“ ist ihre Flügelschlagfrequenz höher, da sie sich möglichst schnell fortbewegen wollen. Während des Vogelzugs teilen sie ihre Kräfte besser ein, da eine geringere Flügelschlagfrequenz weniger Energieaufwand bedeutet. Dies hat unter Ornithologen einige Zeit lang zu Verwirrung geführt, als sie versuchten, mit Radargeräten fliegende Vögel auf dem Vogelzug anhand der Schlagfrequenz zu bestimmen.

Der längste je gemessene Nonstop-Vogelflug wurde am 27. September 2020 von einer männlichen Pfuhlschnepfe erzielt. Der Vogel erreichte den Firth of Times, eine Bucht nahe Auckland, nach einem 11-tägigen Direktflug von Alaska aus. Der mit einem Satelliten-Sender ausgestattete „4BBRW“ flog eine Strecke von ungefähr 12200 km ohne Pause. Die Gesamtflugzeit betrug schätzungsweise 224 Stunden. Dabei erreichte er eine Spitzengeschwindigkeit von 88,5 km/h.

Große Vögel mini|Braunpelikane gleiten dicht über der Meeresoberfläche, um auf diese Weise Energie durch den Auftrieb des Bodeneffekts zu sparen Der energie- und kraftsparende Gleit- und Segelflug ist besonders bei großen Vögeln zu beobachten. Ihr Flug galt lange Zeit als ein großes (unentdecktes) Geheimnis. Es gibt eine Reihe natürlicher Ursachen, die den Antrieb beim Segelflug entbehrlich machen: Aufwinde an Berghängen, erwärmte und daher aufsteigende Luftmassen (Thermik) oder die Böigkeit des Windes (dynamischer Segelflug). Greifvögel können auf ihren Beuteflügen innerhalb ihres ausgedehnten Jagdreviers große Strecken zurücklegen, teilweise mehr als hundert Kilometer pro Tag. Der Albatros mit Spannweiten von bis zu 3,5 Meter ist in der Lage, sich im Seewind stundenlang fast regungslos in der Luft zu halten. Einige Vögel beherrschen außerdem den Rüttelflug, bei dem sie sich fliegend auf der Stelle halten.

Kleine Vögel Kleine Vögel können sich zumeist sowohl im Segel- als auch im Ruderflug fortbewegen. Der sehr kleine Kolibri beherrscht als einer der wenigen Vögel darüber hinaus den Schwirrflug, dabei fliegt er mit einer sehr hohen Frequenz von bis zu 80 Flügelschlägen pro Sekunde. Diese Technik ermöglicht, auch rückwärts oder seitwärts zu fliegen oder in der Luft stehen zu bleiben, ähnlich den Insekten. mini|V-Formation von Kranichen

Schwarmverhalten Durch die Bildung von Schwarm und V-Formation im Flug reduzieren Vögel den Energieaufwand, indem – schräg dahinter – nachfolgende Vögel die Auftriebszone des Randwirbels des Vorausfliegenden nutzen. Bei großen Vögeln könnte darüber hinaus noch eine Synchronisation des Flügelschlags in V-Formation vorteilhaft sein.

Technischer Nachbau