Por que as asas ajudam os pássaros a voar?

Em secção transversal, a asa de um pássaro tem a mesma forma que um perfil de aerofólio: um bordo de ataque arredondado, uma face superior convexa e um bordo de fuga afiado. Ao mover-se pelo ar, desvia o fluxo para baixo, e na parte superior forma-se uma zona de pressão mais baixa; a soma dessas diferenças de pressão produz a sustentação, exatamente como num avião. As penas de voo — as rémiges primárias e secundárias — sobrepõem-se formando uma superfície quase contínua e muito leve, suportada por um esqueleto de ossos pneumatizados que reduz a massa sem perder rigidez.

A diferença é que a asa do pássaro não é rígida. Pode alterar a curvatura, a envergadura e a área em qualquer momento, e penas individuais podem girar em torno do seu eixo, permitindo que o ar passe numa direção enquanto é bloqueado na outra. Nenhuma asa metálica reproduz essa capacidade constante de reconfiguração.

Num avião, o motor produz a propulsão e a asa produz a sustentação. Um pássaro precisa de gerar ambas com a mesma estrutura, e consegue-o através da geometria do batimento das asas. No movimento descendente, a asa permanece estendida com as penas fechadas, e a força aerodinâmica resultante está inclinada para a frente: uma componente sustenta o peso, a outra impulsiona o pássaro para a frente. No movimento ascendente, o pássaro dobra parcialmente a asa, reduz a área e abre as penas primárias, de modo que o ar passa entre elas e minimiza a força contrária. A musculatura reflete essa divisão: o músculo peitoral maior impulsiona o movimento descendente, e o músculo supracoracóideo levanta a asa através de um tendão que passa por uma abertura no ombro e funciona como uma polia.

O gasto energético é elevado, razão pela qual os pássaros que voam muito desenvolveram estratégias para bater as asas o menos possível. O albatroz-errante, com uma envergadura superior a três metros e asas extremamente esguias, usa o voo dinâmico, aproveitando o gradiente de vento sobre as ondas, e consegue percorrer centenas de quilómetros quase sem bater as asas. Abutres e cegonhas procuram térmicas, colunas de ar quente ascendente, e ganham altitude em voo espiral antes de planar para a seguinte.

A forma da asa revela o modo de vida de um pássaro. Asas longas e estreitas como as do albatroz minimizam a resistência induzida e são feitas para planar sobre o oceano. Asas largas com penas primárias abertas em forma de dedos, como nas aves de rapina florestais, oferecem alta sustentação a baixa velocidade e agilidade entre árvores. Asas curtas e pontiagudas como as do falcão-peregrino trocam eficiência de voo planado por velocidade: em voo picado, esta ave supera os 300 km/h. E o colibri, um caso extremo, bate as asas entre 50 e 80 vezes por segundo num movimento em forma de oito, que gera sustentação em ambas as metades do batimento e lhe permite pairar no ar como um helicóptero.

Essa diversidade influenciou diretamente a história da aviação. Otto Lilienthal estudou o voo das cegonhas antes de construir os seus planadores, e os irmãos Wright observaram como os pássaros inclinavam as pontas das asas para virar: daí surgiu a torção das asas, o precursor direto dos ailerons.