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蒲公英飞行的秘密

2019-11-1 11:12| 发布者: admin_1| 查看: 2141| 评论: 0


       大家都知道,毛茸茸的蒲公英种子可以在风中飞行500英里,但到目前为止,它们是如何做到这一点还是个谜。尽管它们足够轻,可以在上升气流中飞到空中,但它们毛茸茸的头部有90%的空间是空的——对于降落伞来说,这是一个糟糕的设计——科学家们一直困惑于它们是如何在空中漂浮这么长时间的。现在爱丁堡大学的研究人员发现,软毛共同作用形成了一个环形的气泡,使种子保持在空中。这种飞行方式以前从未在自然界中出现过,专家们相信这项技术可以帮助windbourne微型无人机在不使用电力的情况下保持在空中,这样它们就可以探索遥远、荒凉的地区,甚至太阳系的其他星球。爱丁堡大学生物科学与工程学院的Cathal Cummins博士领导了这项研究,他说:“仔细观察自然界中精巧的结构——比如蒲公英的降落伞——可以揭示出新颖的见解。”“我们找到了一种自然的飞行解决方案,将材料和能源成本降至最低,可用于可持续技术的工程。”蒲公英成功地制造出了一个几乎完全空无一物的降落伞。
       我们的研究表明,基本上,少即是多。蒲公英独特的空气动力学能力使它成为所有风媒传粉者中最成功的一种,而且一种植物的时钟可以产生12000颗种子。2003年,德国雷根斯堡大学(University of Regensburg)的一项研究发现,99.5%的蒲公英种子在距离母体10米以内的地方生长,但康奈尔大学(University of Cornell)计算出,有些蒲公英种子可以跑500英里。为了弄清蒲公英种子是如何实现这一壮举的,爱丁堡的研究人员建造了一个垂直的小风洞,将空气轻轻向上吹,让种子在固定的高度悬停,这样他们就可以研究空气是如何在蓬松的种子头部周围移动的。然后,他们用长曝光摄影和高速成像技术,记录下了气流如何在毛茸茸的种子头部周围移动。这些图片显示,当空气通过刚毛时,会形成一个环形的气泡,增强阻力,从而减缓种子落地的速度。新发现的气泡——科学家们将其命名为分离涡环——就像一个小光环一样跟随种子。这团旋转的空气有助于增加种子的阻力,当种子上的相邻细丝相互作用时就产生了阻力。空气通过的量,这是至关重要的保持气泡稳定和直接上方的种子在飞行中,是精确控制的刚毛间距。根据研究人员的说法,它的效率是传统降落伞设计的四倍。研究人员认为蒲公英的多孔降落伞可能会激发小型无人机的发展,这种无人机只需要很少或根本不需要耗电。这种无人机可以用于遥感或空气污染监测。这项研究发表在《自然》杂志上。

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