蒲公英：長途旅行輕松飛

沈聰

上課鈴聲響起，你端正地坐在座位上，準(zhǔn)備打開書本，突然發(fā)現(xiàn)一個蒲公英種子落在了你的書皮上，它小小的身子吸引了你的目光。你開始仔細(xì)端詳它，發(fā)現(xiàn)種子上有很多根白色的絲狀體。你看著它，有了這樣的疑問：它從何處而來？又是怎么從窗口飄蕩到遠(yuǎn)處的教室里的？

咳咳，這個與蒲公英種子的文藝奇遇到此為止，讓我們用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)來解決你的疑問。

首先，它從何處而來？當(dāng)然是從一株白色又毛絨絨的蒲公英上分離出來的了。但這個不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是它是如何飄蕩到遠(yuǎn)處的？

近日，英國愛丁堡大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)揭示了蒲公英“飛行千里”的秘密：在每個蒲公英種子羽狀物的上方，會形成一種特殊的結(jié)構(gòu)，這種特殊結(jié)構(gòu)可以幫助蒲公英在空中停留更長的時間，因此飛得更遠(yuǎn)。

在討論蒲公英種子如何飄蕩之前，我們先來看看它的構(gòu)造。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，蒲公英種子上的白色絲狀體每根大約有7.4毫米長，16.3微米寬，而且它的孔隙率接近92%，這意味著這些絲狀物里大部分都填滿了空氣。

接下來，研究人員將蒲公英種子放在了風(fēng)向?yàn)樽韵露系囊粋€垂直風(fēng)口上，并控制風(fēng)量使蒲公英種子懸停在一個固定高度，以便觀察蒲公英種子在漂浮時周圍氣流的變化。

研究人員驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空氣穿過蒲公英絲狀物上的孔隙時，由于特殊的孔隙率、絲狀物之間的特定間距及附近空氣的作用，在絲狀物的上部會形成一個穩(wěn)定的、循環(huán)流動著的特殊氣泡，研究人員稱其為分離渦環(huán)。

分離渦環(huán)里不停循環(huán)流動的空氣在蒲公英種子的正上方形成了一小塊低壓區(qū)域，和絲狀物下方區(qū)域形成壓力差，進(jìn)而產(chǎn)生與重力方向相反的阻力，減緩了蒲公英種子在空氣中的下降速度，蒲公英種子才能長途飛行。

此前研究認(rèn)為，分離渦環(huán)在自然界中是很難真實(shí)存在的，是什么讓蒲公英可以維持分離渦環(huán)呢？為了解答這個問題，研究團(tuán)隊(duì)用硅盤制作了一系列的蒲公英種子模型，這些硅盤的孔隙率從0%到92%不等。當(dāng)研究人員在垂直風(fēng)口中測試這些硅盤時，發(fā)現(xiàn)只有最接近蒲公英種子孔隙率的硅盤才能維持分離渦環(huán)。如果孔隙率比蒲公英種子少了10%，分離渦環(huán)就極其不穩(wěn)定。

蒲公英種子特殊的絲狀物和孔隙率，讓它占據(jù)了大自然“最佳飛行員”的一個席位，同時也給我們研發(fā)小型無人機(jī)提供了幫助。開發(fā)人員可以制造出類似蒲公英特殊結(jié)構(gòu)的無人機(jī)，它幾乎不耗電，僅靠風(fēng)力就能在空中穩(wěn)定飛行。這種巧妙的飛行方式可以最大限度地降低能源成本，節(jié)省資源。