Ученые раскрыли механизм полета семян одуванчика

Сорванные ветром с цветка, они путешествуют за счет паппуса — «хохолка» из множества тончайших волосков. Интуитивно это выглядит совершенно понятным, но физики до сих пор не могли в точности описать, как именно паппус позволяет семенам одуванчика (и некоторых других растений) подниматься в воздух и переноситься порой на довольно большие расстояния.

Принято говорить, что механизм их полета схож с парашютным: свободное падение замедляет сопротивление воздуха в волосках паппуса. Однако семечки одуванчика поднимаются вверх под действием дополнительной силы. Об этом рассказывает новая статья Наоми Накаямы (Naomi Nakayama) и ее коллег из Эдинбургского университета, опубликованная в журнале Nature.

Авторы изучили полет одуванчика с помощью высокоскоростной видеосъемки, а также провели его компьютерное моделирование. Им удалось подтвердить, что волоски действуют почти как поверхность парашюта, а кроме того, возникают потоки воздуха, обтекающие паппус с наружной стороны. Они создают турбулентный вихрь чуть выше «зонтика». Давление в нем ниже, чем у воздуха под паппусом, что создает подъемную силу, необходимую для продолжительного полета.

Волоски паппуса действуют как единая структура, заставляя воздух обтекать «зонтик» и формировать вихрь, создающий подъемную силу / ©Cummins et al., 2018

Механизм полета, во многом похожий на описанный выше, используют и насекомые, создающие турбулентные вихри — центры низкого давления и источник подъемной силы — за счет маховых движений крыльями. Однако у одуванчика обнаружилась одна действительно уникальная особенность. У тех же насекомых вихри быстро срываются с крыльев и уносятся, а следом за ними образуются новые; над летящим семечком вихрь удерживается стабильно. Дело в том, что его паппус, состоящий из тонких волосков, позволяет воздуху частично проходить насквозь.

Вихрь словно непрерывно засасывает воздух из-под поверхности паппуса, из области более высокого давления, «подпитываясь» этим потоком и сохраняя относительную стабильность. Авторы подсчитали, что эти механизмы обеспечивают вчетверо более высокую подъемную силу, чем у простой парашютной системы такой же геометрии. Возможно, когда-нибудь и наши парашюты будут изготавливаться не из цельного куска ткани, а из упругих и легких «волосков», позволяя использовать куда меньшую площадь для безопасного спуска с высоты.