相信圓球狀、毛茸茸的白色蒲公英是不少人的童年回憶，見(jiàn)到它便會(huì)忍不住吹上一吹?？粗压⒎N子隨風(fēng)向四面八方飄散，想象著它會(huì)飄落何方，在哪里繁衍生息。

蒲公英的種子是如何隨風(fēng)飛行的?它不像鳥(niǎo)兒、昆蟲(chóng)一樣擁有翅膀，怎么能在空中飛行幾百米，甚至更遠(yuǎn)的距離?

這種看似不可能的飛行背后是蒲公英種子獨(dú)特的飛行機(jī)制?？茖W(xué)家用實(shí)驗(yàn)作了解答。他們構(gòu)建了一個(gè)垂直的風(fēng)洞，可以使種子保持在一個(gè)穩(wěn)定的高度上盤旋。然后把蒲公英種子放進(jìn)風(fēng)洞，嘗試用長(zhǎng)時(shí)間曝光攝影和高速成像，來(lái)觀察種子周圍的氣流變化，發(fā)現(xiàn)蒲公英種子上方的空氣形成了一個(gè)“分離的渦環(huán)”。

“分離的渦環(huán)”是由其種子毛茸茸的冠毛所形成的一種環(huán)形的氣泡，就像漩渦一樣。這種渦環(huán)形成在蒲公英種子頂部的垂直上方、冠毛的下方，與種子本體分離。冠毛本身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流和在種子周圍的氣流之間形成了壓力差，產(chǎn)生了渦流環(huán)流。渦流環(huán)流在增加了空氣阻力的同時(shí)，也讓種子像降落傘一樣減緩了下降速度。

如果渦流環(huán)流只是減緩了下降速度，那蒲公英的飛行距離該如何保證呢?

蒲公英種子要飛行較遠(yuǎn)的距離，還需要保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的飛行高度。所以我們剛才提到的“分離的渦環(huán)”還有一個(gè)非常重要的作用，它可以穩(wěn)定地保持在蒲公英冠毛下部固定距離的位置。冠毛由細(xì)長(zhǎng)的花絲形成，它們就像自行車輪子上的輻條一樣從一根中心柄上放射出來(lái)，科學(xué)家給它起了一個(gè)非常貼切的名字——種子輻條。這樣的種子輻條數(shù)始終保持在90根到110根之間，他們之間的孔隙度受到精準(zhǔn)的調(diào)控。這種“一致性”是蒲公英種子上方的分離渦流保持穩(wěn)定性的關(guān)鍵，從而有助于種子在長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離飛行中保持穩(wěn)定。

科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)印證了這一理論，他們嘗試設(shè)計(jì)小型硅制圓盤模仿這些輻條時(shí)，制作了一系列開(kāi)口的模型——從固體圓盤到92%為空氣的圓盤，就像蒲公英種子上的結(jié)構(gòu)。當(dāng)研究人員在風(fēng)洞中測(cè)試這些種子模型時(shí)發(fā)現(xiàn)，只有最接近蒲公英種子的圓盤才能維持分離的渦流。如果圓盤上的開(kāi)口數(shù)量減少10%，那這個(gè)獨(dú)立渦流的穩(wěn)定性將不復(fù)存在。

這種“一致性”讓蒲公英種子在保持飛行高度方面的效率是人造降落傘的四倍。在飛行的過(guò)程中，雖然蒲公英種子一般能夠移動(dòng)差不多一公里以上的距離，但是它通常落在花周圍2米以內(nèi)。蒲公英種子這種精準(zhǔn)的調(diào)控能力真是令人嘆為觀止。

蒲公英種子的冠毛和由冠毛的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形成的分離渦環(huán)是它能在空中自由自在飛行的原因。我們還可以運(yùn)用這一機(jī)制來(lái)設(shè)計(jì)微型空中無(wú)人機(jī)，這樣的無(wú)人機(jī)不用供電，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

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