El Diente de león es una planta que muchísima gente conoce por su amplia presencia: es una de las plantas perennes más presente en el mundo.
Uno de los elementos más hemoso de la misma es su corona llena de semillas que al soplar con suavidad se dispersan hasta distancias realmente lejanas. Según el artículo citado al final de esta entrada, si bien generalmente llegan hasta unos 2 metros, ¡a veces pueden viajar hasta 150 km!
Y una cuestión que los autores del artículo quisieron plantearse es ¿cómo lo hacen? Es decir, quisieron encontrar qué tipo de estructuras y formas de trayectorias del aire a través de la semilla colaboran en su dispersión. El tipo de semillas de los dientes de león no es tan raro en la naturaleza, y se conocen en general como semillas con vilano, que es la estructura plumosa que sostiene al resto de la estructura: el «palo» central del que cuelga la semilla.
Para poder estudiar esta estructura, tuvieron que construir un túnel de viento especial en el que poder colocar la semilla y observar las corrientes y trayectorias del aire por la forma tan especial de la semilla del diente de león.
Los resultados, además de muy bonitos visualmente, son impresionantes, porque la estructura que se observa es un vórtice separado del vilano. Y lo curioso e impresionante es que el vórtice esté separado y en una región estable. Es algo bien sabido que los objetos sólidos al moverse en un medio fluido, como el aire, generan vórtices. Pero los conocidos hasta ahora eran de dos tipos principales: o bien el vórtice se «pegaba» al sólido, o bien se separaba del mismo en la parte de atrás, para perderse en flujos turbulentos. En el caso de las semillas de diente de león, no hace ni una cosa ni la otra: está formando una estructura estable cerca del vilano, colaborando a su empuje.
La imagen siguiente muestra precisamente ese comportamiento, tanto para la propia semilla, como para un disco plano poroso, que reproduce, más o menos, ese comportamiento.
De la figura 1 del artículo citado.
Una de las cosas que no está clara es cómo puede afectar tanto al vórtice generado un objeto tan poco sólido. Es decir, el vilano de estas semillas tiene un grado de porosidad muy grande, 0,92 +- 0,08 según el artículo, que en principio, dificulta la transformación del flujo que pasa a través del mismo.
Pero estas semillas tienen un componente importante. Como se puede observar en la figura, cada pelo tiene una estructura muy rugosa, que implica que la capa límite(1) que hace a su alrededor es muy gruesa, tanto que interacción con la de los otros pelos situados a su alrededor, formando un volumen por el que no pasa aire, incrementando notablemente el empuje de la semilla, según pudieron observar en simulaciones los autores del artículo.
De hecho, cálculos sobre el coeficiente de arrastre de la semilla indican un valor 39 +- 5 cm/s, mucho más alto del que puede tener un disco, como se muestra en la siguiente figura:
De la figura 2 del artículo citado.
En la continuación de sus experimentos, observaron que la formación de este vórtice circular no duraba a lo largo de todos los valores del número de Reynolds(2), si no que había un valor crítico para el mismo a partir del cual se pierde el vórtice. Comprobaciones realizadas por los científicos sobre qué valores tomaba ese valor crítico en función de la porosidad se pueden resumir en la siguiente imagen, donde se observa que para valores del número de Reynolds debajo del crítico por encima del crítico, no se puede generar este vórtice:
De la figura 4 del artículo citado.
El artículo termina haciendo una revisión del mismo tipo de mecanismos para otros seres del mundo animal, especialmente pequeños insectos.
El artículo esa disponible en la dirección:
Nature volume 562, pages414–418 (2018)
(1) Capa límite: Cuando un sólido se sitúa en una corriente de fluido, se puede observar que suficientemente alejados del sólido, el flujo del fluido no se ve afectado por el sólido. La superficie alrededor del sólido donde se observan cambios en el flujo del fluido es lo que se llama «capa límite». El artículo de la Wikipedia es bastan bueno: capa límite (Wikipedia)
(2) Número de Reynolds: Una cantidad adimensional que relaciona las energías debido al rozamiento con el fluido y la debida a la velocidad. En el caso de este artículo, se escribe como UD/v, con U la velocidad del aire, D el diámetro del vilano y v la viscosidad del mismo. El artículo de la Wikipedia es bueno: número de Reynolds (Wikipedia)