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蒲公英如何漂在空中?

2018-11-23 11:01来源:少年科学网址:http://www.snkpxjz.com浏览数:103 

在孩子眼中,蒲公英种子大概是自然界绝妙的玩具。轻轻吹一下,就可以看着这些毛茸茸的“小降落伞”在风中飘远。

这些种子很擅长乘风传播,它们经常能飞到一千米以外甚至更远的地方。这是怎么做到的?

1种子上方有一个稳定的涡环

研究者们用显微镜和CT仔细检查了蒲公英种子的冠毛结构,然后把它送进风洞模拟种子下落的过程。激光照亮了空气中悬浮的小颗粒,用这种方法就可以记录下蒲公英周围的空气流向。结果研究者发现了一个特别的结构:在悬浮的蒲公英种子上方,出现了一个稳定的涡环

下面是一张照片,看得更清楚一些:


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2涡环增加了种子下落的阻力

涡环在生活中并不少见(烟圈就是一种涡环),不过这种稳定保持在物体上方同时又不与之接触的涡环比较特别,研究者将其称为“separated vortex ring”。这个涡环在蒲公英种子的上方制造出了低压区域,增加了种子下落的阻力,让它能在空中悬浮更长时间,这样就有更多机会被水平方向的风吹到远处。


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      3孔隙率接近约92%才能维持涡环稳定

每个蒲公英种子都长有大约100根小绒毛,每一根大约有7.4毫米长、16.3微米宽。小绒毛的疏密程度对于涡环的形成和稳定非常重要,研究者们用小硅片制作了不同孔隙率的模拟种子,结果发现只有孔隙率接近天然蒲公英(约92%)的时候才能维持涡环的稳定

了解了蒲公英种子的飞行,或许也可以用同样的方法设计出在空中长时间悬浮的小型飞行器。


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