Por que as asas ajudam os pássaros a voar?

O voo de um pássaro obedece à mesma física que o de um avião. Vista de perfil, a asa de um pássaro tem uma borda de ataque arredondada, uma face superior mais curva que a inferior e uma borda de fuga fina: exatamente um perfil aerodinâmico. Enquanto o pássaro avança, a asa corta o ar com um determinado ângulo de ataque, forçando o fluxo de ar a desviar para baixo. Pela terceira lei de Newton, o ar desviado para baixo empurra a asa para cima; ao mesmo tempo, o fluxo acelerado sobre a face superior deixa ali uma pressão menor que na face inferior. As duas descrições são faces do mesmo fenômeno, a sustentação, e juntas explicam por que uma gaivota consegue se manter planando no ar sem bater as asas.

Um avião separa as duas funções: a asa gera sustentação, o motor gera impulso. O pássaro as reúne no bater das asas. No movimento descendente, a parte externa da asa (a "mão", com as penas primárias) se inclina e funciona como uma hélice, empurrando o ar para trás e para baixo, gerando impulso além da sustentação. No movimento ascendente, a asa se dobra parcialmente, e as penas primárias se separam como slats, deixando passar o ar e reduzindo a resistência. Pássaros grandes como cegonhas ou abutres minimizam o bater das asas e aproveitam correntes térmicas para ganhar altura voando em círculos; pássaros pequenos com asas curtas e arredondadas batem rapidamente para se mover entre a vegetação.

Voar exige que a sustentação seja igual ao peso, por isso a evolução aliviou tudo o que pôde. Os ossos das aves são ocos e reforçados com escoras internas, o bico substitui os dentes, e sacos aéreos estendem os pulmões até o esqueleto. As penas também são estruturas extraordinariamente eficientes: rígidas na haste, flexíveis nas barbas e capazes de se encaixar formando uma superfície contínua, reparável com o bico. O pássaro ajusta a forma da asa a cada instante, variando enflechamento, torção e curvatura, e usa a cauda como estabilizador e freio. Um avião imita esse controle com flaps, ailerons e lemes; o pássaro o tem incorporado em seus músculos e tendões.

Pioneiros, de Otto Lilienthal aos irmãos Wright, estudaram o voo das aves para entender como manter o equilíbrio e controlar uma superfície de sustentação. O empenamento das asas (wing warping) do Flyer de 1903 surgiu da observação de como os abutres torcem as pontas das asas para virar. Hoje, os winglets das aeronaves comerciais imitam as penas primárias abertas das aves de rapina para reduzir o arrasto induzido na ponta da asa.