«Ефект здуванчика»: як це працює

Іноді насіння одуванчика може пролітати відстань у кілька кілометрів.

Одуванчики ростуть по всьому світу, займаючи величезні площі. Одна з причин цього - досконалий механізм поширення їх насіння, які, як і насіння багатьох інших представників сімейства астрових, розносяться вітром і конвективними висхідними течіями повітря. Зазвичай вони приземляються на відстані до 2 м, але в певних погодних умовах (тепло, сухо, вітряно) можуть пролітати більше 1 км, як показали дослідження. Насіння астрових іноді поширюється в радіусі 30 і навіть 150 км.

При цьому приблизні розрахунки показали, що «парашути» насіння одуванчика не володіють достатньою підйомною силою, щоб переносити їх на такі великі відстані. Математики з Единбурзького університету (The University of Edinburgh) з'ясували, в чому секрет.

Дослідники вивчали закріплене і вільно паряче на фіксованій висоті насіння одуванчика в спеціально спроектованій вертикальній аеродинамічній трубі, використовуючи фотозйомку з довгою експозицією і швидкісну зйомку. Вони встановили, що під «парашутом» насіння тримається на постійній відстані стабільний повітряний міхур (вихреве кільце). Оскільки воно не прилягає до «парашута» і не віддаляється від нього, вчені назвали його «відокремленим вихоровим кільцем» (ОВК).

За допомогою моделювання вчені виявили, що «парашути» одуванчика використовують «стінковий ефект». Кожна їхня ворсинка оточена шаром повітря, і через це крізь «парашут» проходить набагато слабший повітряний потік, ніж навколо нього. Цим ефектом, який раніше вважався несуттєвим для насіння одуванчика, пояснюється високий коефіцієнт тяги, що допомагає насіння залишатися в повітрі. Крім того, спадний тиск на «парашут» теж зменшується, що робить його ще більш летючим.

Щоб дослідити вплив пористої структури «парашута» на його аеродинамічні властивості, були створені силіконові диски різного ступеня пористості - від 0 до 0,92 (показник, порівнянний з пористістю «парашута»). Диски зафіксували у вертикальній аеродинамічній трубі в тих же умовах, в яких проводилися випробування «парашутів». Всі диски створили помітний вихор слід. Від більш пористих дисків ці вихори відділялися, утворюючи ОВК.

Вчені з'ясували, що число ворсинок «парашута» може змінюватися в досить вузьких межах, приблизно від 90 до 100 штук, і запідозрили, що це не випадково. Розрахунки підтвердили, що розташування ворсинок - співвідношення їх товщини і зазорів між ними - ідеально пристосоване для створення підйомної сили і стабілізації польоту при мінімальній вазі використаного матеріалу.

Вивчивши фізичне підґрунтя польоту насіння одуванчика, вчені виявили новий тип поведінки плинного середовища навколо занурених в нього тіл. У майбутньому ці дослідження можуть стати в нагоді при конструюванні літальних апаратів.