Наука

Вчені розкрили механізм польоту насіння кульбаби

Частково проникний для повітря «парашут» кульбаби використовують турбулентні вихори, створюючи вчетверо велику піднімальну силу, ніж справжній парашут.

Політ насіння кульбаби — як казковий політ Мері Поппінс на парасольці: виглядає досить просто і романтично, однак з точки зору фізики вкрай незвичайний. Зірвані вітром з квітки, вони подорожують користуючись паппусом — «чубчика» з безлічі якнайтонших волосків. Інтуїтивно це виглядає цілком зрозумілим, але фізики досі не могли в точності описати, як саме паппус дозволяє насінню кульбаби (і деяких інших рослин) підніматися в повітря і переноситися часом на досить великі відстані.

Заведено говорити, що механізм їх польоту схожий з парашутним: вільне падіння уповільнює опір повітря у волосках паппуса. Проте насіння кульбаби піднімаються вгору під дією додаткової сили. Про це розповідає нова стаття Наомі Накаями (Naomi Nakayama) та її колег з Единбурзького університету, опублікована в журналі Nature.

Автори вивчили політ кульбаби з допомогою високошвидкісного фільмування, а також провели комп’ютерне моделювання. Їм вдалося підтвердити, що волоски діють майже як поверхня парашута, а крім того, виникають потоки повітря, які оточують паппус з зовнішньої сторони. Вони створюють турбулентний вихор трохи вище «парасольки». Тиск у ньому нижче, ніж у повітря під паппусом, що створює піднімальну силу, необхідну для тривалого польоту.

Ученые раскрыли механизм полета семян одуванчика
Волоски паппуса діють як єдина структура, змушуючи повітря обтікати «парасольку» і формувати вихор, що створює піднімальну силу / ©Cummins et al., 2018

Механізм польоту, багато в чому схожий на описаний вище, використовують і комахи, що створюють турбулентні вихори — центри низького тиску та джерело піднімальної сили — шляхом махових рухів крилами. Однак у кульбаби виявилася одна дійсно унікальна особливість. У тих же комах вихори швидко зриваються із крил і зникають, а слідом за ними утворюються нові; над насіниною, що летить вихор утримується стабільно. Річ у тому, що її паппус, що складається з тонких волосків, дозволяє повітрю частково проходити наскрізь.

Немов вихор безперервно засмоктує повітря з-під поверхні паппуса, з області більш високого тиску, «підживлюючись» цим потоком і зберігаючи відносну стабільність. Автори підрахували, що ці механізми забезпечують вчетверо більше високу підіймальну силу, ніж проста парашутна система такої ж геометрії. Можливо, коли-небудь і наші парашути будуть виготовлятися не з цілісного шматка тканини, а з пружних і легких «волосків», дозволяючи використовувати меншу площу для безпечного спуску з висоти.

Кнопка «Наверх»