蒲公英为什么可以飞的很远?

蒲公英,是园丁的灾难,也是小朋友的最爱,也是物理学家的最爱。轻轻一吹,蒲公英就可以飞很远,甚至可以飞几公里远。蒲公英是如何做到飞行如此远的距离的?可能你会回答因为有风,因为蒲公英的轻盈。但其中原理并没有这么简单。

蒲公英为什么可以飞那么远?

当一些动物、飞机或种子飞行时,会在它们的翅膀或类似翅膀的表面接触空气时形成称为涡旋的空气环。这些涡流可以帮助维持将动物、机器或种子滞留到空中的上升力。研究人员认为,一个独立的漩涡太不稳定而无法在自然界中持续存在。然而,蒲公英的轻盈、蓬松的种子实现了这一点。

蒲公英飞行原理

蒲公英悬浮在空中的主要依赖成为冠毛的结构,看起来像展开的降落伞。但是与降落伞不同的是,冠毛充满了孔隙,约有90%的空间未被填满。因此,空气可以从小绒毛之间穿过。

蒲公英为什么可以飞那么远?

研究人员通过激光照亮气流的方式观察,发现空气以一种可控的方式流经绒毛形成涡环,这被称为“分离涡环”。因为它远离冠毛,向上流过的空气围绕涡环流动,与涡环边缘接触。摩擦导致涡环内部持续旋转,形成低压区。当涡环向低压区自然移动时,会把蒲公英向上吸。

蒲公英结构的特点

有研究人员设计了许多小型的硅盘来模仿蒲公英结构,圆盘具有非常多的细小间隙,可供下方的空气流过,不同的圆盘具有不同的间隙密度。当研究人员在风洞中测试这些模拟“蒲公英”时,他们发现只有最接近蒲公英种子的圆盘才能保持“分离涡流”。

蒲公英为什么可以飞那么远?

如果圆盘中的间隙数量比蒲公英种子中的开口数量少10%,涡流就会非常不稳定。所以,蒲公英能产生稳定的“分离涡流”的秘密就是其特有的冠毛结构,它由90-110根绒毛组成。这个绒毛数量非常固定,几乎所有的蒲公英都遵循这个规律。

这种独特的飞行方式在植物界甚至部分动物都非常常见,因为它们非常容易形成小绒毛结构。水下滤食性动物可以利用这种流体动力学原理获取食物。也许有一天人类也可以发明一种像蒲公英一样高效的飞行技术。

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