蒲公英：撑开小伞看世界

李忠东

高效的降落伞

蒲公英，相信同學们都见过。蒲公英种子上有白色冠毛结成的绒球，花开后借着风力向四面八方传播，飘到新的地方孕育新生命。蒲公英利用冠毛来帮助飞行扩散，冠毛会延缓种子的降落，使种子飞行的距离超过水平风吹送的距离，而且冠毛还可以影响种子降落的方向。

为什么蒲公英种子的飞行方式竟然如此奇妙？科学家对此也有疑惑。英国爱丁堡大学的一个研究团队最近找到了答案：这归功于一种以前在自然界中从未见过的飞行形式，这是一种空气动力的新机制。空气在蒲公英种子内和周围的运动，使其能够完全凭借风力在空中飘浮，进行长距离旅行（通常会超过1千米）。尽管蒲公英种子的降落伞是镂空的，然而其效率是传统降落伞的4倍。

神奇的涡流

在此之前，蒲公英种子的这种飞行方式被认为在现实世界中是根本行不通的。当一些动物、飞机或种子飞行时，它们的翅膀或类似翅膀的表面在与空气接触时，形成了一种被称为“涡流”的循环空气环流。这种涡流可以帮助维持将动物、机器或种子提升到空中所需的力量。但是一个独立的涡流由于太不稳定，因而无法在自然界中持续存在。因此，科学家很好奇这些生有冠毛的蒲公英种子是如何在空中停留的。

为了找到问题的答案，研究团队把蒲公英种子放在一个垂直的风洞里，并用激光照射。他们对自由飞行和固定的蒲公英种子的绕流做可视化处理，以便观察蒲公英种子周围的气流变化。通过长曝光摄影和高速成像，研究团队发现了一个稳定的涡流。它与蒲公英种子本体分离，但稳定地保持在冠毛下部固定距离的位置。增加的阻力能更加有效地分散轻量级蒲公英种子的重量，减缓蒲公英种子下降到地面的速度。

蒲公英的种子长有细长的花丝，它们像自行车轮子上的辐条—样从一根中心柄上发射出来，这—特征确保了它们的飞行方式。通过辐条运动的空气和在蒲公英种子周围运动的空气之间的压力差产生了涡流，而且精确的调控能将其稳定住。

研究结果显示，蒲公英种子的被动飞行机制非常有效，可以使其具备良好的飞行性能，从而使其散布到很远的距离，使之成为“大自然最佳飞行员”之一。

科学家尝试设计小型硅制圆盘模仿辐条，制作了包括从固体圆盘到92%为空气的圆盘在内的一系列开口模型，就像蒲公英种子上的结构。在风洞中测试这些种子模型时，只有最接近蒲公英种子的圆盘才能维持分离的涡流。如果圆盘上的开口数量比蒲公英种子少10%，则涡流就会不稳定。

物竞天择，适者生存。为了更好地生存和繁衍，蒲公英种子把自己变成了天然的降落伞。彻底解开了蒲公英飞行之谜后，同学们是不是对大自然有了更深的敬畏呢？

大自然是最伟大的创造者，人类的发展过程就是逐渐了解大自然的过程，许多技术的灵感都来自于大自然。蒲公英种子这种巧妙的飞行模式最大限度地降低了材料和能源成本，可应用于可持续发展技术工程。它类似于迷你多孔“降落伞”的结构，可用于小型的或无功耗型的无人机的研发制造。这些无人机不需要供电，可用于遥感或空气污染监测，将极大地改善人类的生活。