Ingen enkelt sans forklarer duenes hjemfinning. I stedet bruker de et redundant, lagdelt hierarki av miljøsignaler: lukter i luften, solens asimutvinkler, geomagnetiske inklinasjonslinjer og veier.
Navigasjonsforskere deler hjemfinning inn i to tydelige faser: å bestemme posisjon i forhold til hjemmet (kart-trinnet) og å holde riktig kurs tilbake (kompass-trinnet). Duer bruker ulike fysiske sanser for hver fase, avhengig av geografisk avstand og værforhold.
På klare dager beregner duer retningen ut fra solens posisjon. Fordi solen beveger seg 15 grader per time over himmelen, regner fuglens indre døgnrytmeklokke kontinuerlig ut asimutvinkelen, slik at den holder en sann kardinalretning gjennom både formiddag og ettermiddag.
Banebrytende eksperimenter av Floriano Papi og Hans Wallraff viste at unge duer lærer seg de rådende vindretningene og tilhørende aerosollukter mens de hviler i duehuset. Når de transporteres til ukjente områder, bidrar regionale luktgradienter til å fastslå deres geografiske koordinater.
Når tykt skydekke skjuler solen, støtter duer seg på jordens magnetfelt. Lysfølsomme kryptokrom 4-molekyler i netthinnecellene deres gjennomgår kvantespinnendringer, og det kan gjøre at fuglen bokstavelig talt kan se magnetfeltlinjer lagt over synsfeltet.
Forskere ved University of Oxford festet miniatyre GPS-loggere med høy presisjon i små ryggsekker på brevduer. Over gjentatte flyvninger forlot fuglene rene, matematisk direkte vektorer og fulgte motorveier, avkjørsler og jernbanespor, og de snudde aktivt i veikryss.
Tidlig folketro antok at duer hadde en mystisk kompassnål som permanent pekte hjemover. Moderne telemetri viser at de faktiske flyveveiene slynger seg, avbrutt av utforskende sirkling, visuell retningsjustering i motorveikryss og sosial diskusjon mellom flokkmedlemmene.
Utforsk beslutningstaking i flokkenGeofysiker Jon Hagstrum påviste at lavfrekvente akustiske bølger (under 20 Hz), som oppstår fra dype havbølger, mikroseismikk og fjellvinder, reiser tusenvis av kilometer gjennom den nedre atmosfæren. Duer hører disse dype frekvensene, og de kan muligens lage lydbaserte konturkart over store kontinentale landformer som forblir intakte selv i overskyet eller stormfullt vær.