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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?最近发表在《自然》的一项研究向世人展示了其中的一些细节。

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。

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下面是一张照片,看得更清楚一些:

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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。

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。

图片来自pixabay

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原论文:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0604-2

一些相关报道:

https://www.nature.com/articles/d41586-018-07084-8

http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2018/10/18/dandelion-seeds-fly/#.W8lEvmgzbIV

https://www.sciencenews.org/article/dandelion-seeds-create-bizarre-whirlpool-air-fly

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