as

Вихревое кольцо помогло семянкам одуванчика дольше летать

NPG Press / YouTube

Исследователи из Эдинбургского университета выяснили, что долгому полету семянок одуванчиков способствует образующееся над ними вихревое кольцо. В полете это кольцо немного оторвано от верхней части хохолка семянки, но всегда стабильно благодаря строго определенному количеству паппусов в составе самого хохолка. Обнаружить вихревое кольцо исследователям удалось с помощью вертикальной аэродинамической трубы и лазерной подсветки. Результаты исследования опубликованы в Nature, а краткое его содержание приводится на сайте журнала.

Т-Банк // CTF

Семянкой одуванчика называется его своеобразный плод, имеющий ножку со множеством паппусов (нитевидных выростов) на ее вершине, которые образуют хохолок. Такие паппусы существенно увеличивают площадь соприкосновения с воздухом. Долгое время считалось, что хохолок семянки одуванчика играет роль парашюта, однако это не объясняло, по какой причине плоды, отделившись от растения могут находиться в воздухе существенно дольше времени, необходимого на обычное парашютирование на землю.

Для изучения полета семянок исследователи из Эдинбургского университета создали небольшую прозрачную вертикальную аэродинамическую трубу, в которой некоторая область пространства подсвечивалась лазером. Такая подсветка сделала контрастными пылевые частицы в воздухе, благодаря чему стало возможным снять их на камеру и увидеть воздушные потоки, в которых они находились. В аэродинамическую трубу исследователи поместили семянку одуванчика.

В ходе эксперимента в аэродинамической трубе выяснилось, что в полете над хохолком семянки образуется вихревое кольцо, расположенное немного выше паппусов. Оно формируется за счет разницы давлений в воздушных потоках, огибающих хохолок с внешней стороны и проходящих внутри него через паппусы, и ведет себя стабильно, не разрушаясь и не удаляясь далеко от семянки. Фактически из-за разницы давлений под хохолком и над ним семянка и вихревое кольцо не разъединяются.

При этом одним из свойств вихревых колец является полоидальное течение в них, благодаря которому существенно ослабляется трение между ядром вихря и окружающим условно неподвижным воздушным слоем. Благодаря такому свойству вихревое кольцо может оставаться стабильным долгое время и нести объекты относительно большой массы. В качестве примера можно привести дымовое кольцо, являющееся вихревым кольцом и относительно длительное время сохраняющее свою целостность.

Исследователи из Эдинбургского университета также обнаружили, что количество папусов в хохолке семянки напрямую влияет на стабильность вихревого кольца. Обычно семянка одуванчика имеет от 90 до 110 паппусов. Для эскперимента исследователи изготовили из силикона несколько семянок. У одних хохолок был представлен диском, а у других — множеством нитевидных структур наподобие паппусов. Выяснилось, что вихревое кольцо может быть стабильным при количестве «паппусов», равному количеству паппусов настоящей семянки.

Вихревое кольцо, также называемое тороидальным вихрем, встречается довольно часто. В частности, оно возникает в левом желудочке сердца при его расслаблении. При полете вертолетов на небольшой высоте от земли под ними также может возникать вихревое кольцо. Для летательного аппарата оно представляет серьезную опасность, поскольку в вихревом кольце эффективность несущего винта вертолета значительно снижается.

Василий Сычёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Перекрестная иммунореактивность помогла при лечении меланомы

И еще четырех видов опухолей