Les oiseaux migrateurs ont la particularité de voler en forme de « V ». Cette formation a été observée sur un grand nombre d’espèces d’oiseaux migrateurs. Vous avez sans doute également observé ce type de vol adopté par de petits groupes d’avions en vol rapproché. Au-delà de l’aspect esthétique, quelle est l’utilité de la formation en forme de « V » ?

Ce type de vol a été observé pour la première fois sur des oiseaux migrateurs. La nature n’a pas choisi cette formation au hasard. Elle a bien une utilité aérodynamique, améliorant les performances de vol de ces animaux à plumes, réduisant leurs efforts pour rester dans les airs. Pour répondre au problème, il est important de se pencher sur la façon dont vol un oiseau.

Comment les oiseaux volent ?

Comme vous le savez sans doute, un oiseau (et même un avion) vole grâce à ses ailes. Leur forme et leur mouvement (uniquement présent pour les oiseaux)  induisent une dépression au-dessus de l’aile, et une surpression en dessous.  Cette différence de pression va engendrer une force qui va pousser l’aile vers le haut. Le même phénomène apparaît au niveau de la deuxième aile. C’est la portance.

Portance d’un oiseau

C’est cette force qui maintient l’oiseau dans les airs. Cependant, à part l’aile, rien ne sépare physiquement la zone de surpression (A) et la zone de dépression (B). L’air a donc tendance à se déplacer de la zone (A) à la zone (B).

Mouvement de l’air de la surpession vers la dépression

En effet, tout fluide soumis à une différence de pression va se déplacer de la zone de surpression à la zone de dépression. Par exemple, lorsque vous secouez une bouteille de champagne et que vous l’ouvrez juste après, la zone de surpression est le champagne préalablement secoué au sein du récipient, et la zone de dépression est l’air. Sans plus attendre, le champagne va se déplacer vers l’air, où la pression environnante est plus faible. Il se passe la même chose au bout de l’aile de notre oiseau : l’air en dessous de l’aile va tenter de rejoindre celui au-dessus. Ce mouvement va mettre en rotation l’air environnant, et créer un tourbillon. Il est plus communément appelé « tourbillon marginal ».

Tourbillons marginaux au bout de l’aile gauche et de l’aile droite

Au bout de l’aile gauche, le tourbillon tourne dans le sens des aiguilles d’une montre. En revanche, celui à l’extrémité de l’aile gauche tourne dans le sens opposé.

L’optimisation de l’effort en vol

Nous savons à présent que deux tourbillons d’air sont présents en bout d’aile de tous les oiseaux.

Imaginons maintenant deux oiseaux volants l’un derrière l’autre. Le premier vol tranquillement, en compagnie de ses deux tourbillons marginaux. Le second oiseau va donc baigner dans ces derniers. Or, si on regarde le champ de vitesses instantanées de l’air vu par le second oiseau, on constate que  l’air est poussé vers le bas par le tourbillon, ce qui va faire descendre notre oiseau. Il doit donc fournir plus d’efforts que le premier oiseau pour augmenter sa portance et rester à sa hauteur.

Oiseau subissant le courant descendant provoqué par par les tourbillons marginaux de l’oiseau devant lui

Cependant, si le second oiseau se place à gauche, ce dernier va pouvoir profiter du courant d’air ascendant provenant du tourbillon marginal de l’oiseau de devant. Cet air va porter le porter, réduisant son effort à fournir pour rester dans les airs.

Oiseau profitant du courant ascendant provoqué par par le tourbillon marginal gauche de l’oiseau devant lui

Il aurait également pu se placer à droite du premier oiseau, profitant de son second tourbillon marginal. Des zones de courants descendant et  ascendant  vont donc se créer derrière le premier oiseau, causé par ses deux tourbillons marginaux.

Zones de courants descendants et ascendants causées par les tourbillons marginaux du premier oiseau

Afin de réduire leur effort de vols, les oiseaux vont donc se placer au niveau des zones de courants ascendant pour être porté par l’air.

Si un quatrième oiseau vient se rajouter à la fête, ce dernier a tout intérêt de se placer à gauche du second oiseau si ce dernier est à gauche du premier, et à droite du second si ce dernier est à droite du premier. Il profitera ainsi des deux tourbillons marginaux des deux oiseaux devant lui pour le porter. Si on applique ce raisonnement  pour une dizaine d’oiseaux, on obtient une formation en « V ».

Oiseaux volant en formation « V »

Chaque oiseau produit un courant descendant derrière eux à cause de leurs propres tourbillons marginaux. Ils vont donc se placer de façon à profiter de l’air porteur produit par le tourbillon de l’oiseau devant eux.

Conclusion

La formation en « V » utilisée par les oiseaux migrateurs permet un gain de performance aérodynamique. En effet, un oiseau en vol produit un tourbillon marginal au bout de chaque aile. Les oiseaux suivant ce dernier pourront profiter des courants d’air ascendants produits par les tourbillons pour être porté, et ainsi économiser de l’énergie. Si chaque oiseau de la bande suit ce raisonnement, on obtient une formation dite en « V ».