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      3. 落葉著地后大多是背面朝上?

        落葉著地后大多是背面朝上?

        2018-11-25 12:13:53  摘選自科學網
        本文作者:馮大誠

        2018-11-25 12:13:53
        作者:馮大誠
        來源:摘選自科學網
        字號:A+  A-

          落葉著地后真的是網上所傳的大多是背面朝上嗎?來看山東大學理論化學研究所馮大誠教授怎么說。

          深秋初冬,黃河上下、大江南北都落葉飄飄。滿地的黃葉雖然有些蕭瑟,不過也很壯觀,只是給清潔工們帶來了巨大的工作量,讓這些平日就很辛苦的工人更增加了勞累。

          前幾天,一位博友寫博文說從網上“度”到,樹葉落地,人們看到的大多數是落葉的反面,似乎葉子的正面落地可能性更大。人們的解釋都是是葉子的正面結構致密,反面松弛,而致密的一面密度大,“更重一點”,反面疏松則“輕一些”。重的一面先著地,似乎天經地義。這位朋友于是很高興,認為由此學到了知識。

          正好我幾年來也一直想寫落葉落地的問題,因為問題不是那么簡單,定量的描述需要作一些麻煩的統計,所以一直拖著沒有動筆。聽這位朋友說網上有人討論,就也去查了一下。用關鍵詞“落葉、正反面”去“度”了一下,果真幾乎“輿論一律”,都如上面那位博友見到了那樣去解釋。甚至還有正規的紙質媒體報道,某“博導”在“分析化學”課堂上以此為例教育“X山學堂”的學生遇事要多觀察、多思考。他說:“如果仔細觀察,90% 的落地樹葉是背面朝上”,其理由也是上面所說的葉子正面致密、反面疏松。

          是不是因為葉子的兩面密度不一樣,一面重一面輕就會直接導致“重的”一面會朝地?顯然不是。對于我們日常見到的秋天的落葉,葉子的大小與厚薄相比,顯然不在一個數量級上。對于葉子下落時的受力狀況作分析時,葉子的厚薄基本上可以不考慮。

          為了最簡單地說明這個問題,我做了一個簡單的實驗。找來一片葉子,把它剪小,剪成24小塊,把它撒落在地,看究竟那一面朝著地面。之所以要這樣做,是可以避免室外樹葉落地時風的影響。而且,由于葉子剪小后,每一小片基本上可以算是平面,排除了葉子立體形狀的干擾,更可以看清楚葉子兩面密度對下落過程的影響,這里,厚薄對于面積的比例比較完整的葉子還會略微大一點。如果剪小后,兩面密度的大小對于落地面的影響無足輕重,那么,更可以說明整張葉子落地時,正反兩面密度的差別不是影響哪一面先落地的原因。

          我的實驗結果是這樣的,總共飄了三次,葉子小片正面朝下與反面朝下的比例分別是:10:14,13:11,11:13,加起來是34:38。正反兩面著地的可能性相差不大。這個結果與隨便找一些紙片灑落在地沒有實質性的差別。實驗結果說明,葉子小片兩面的密度差別,對于葉片的落地面沒有直接的影響。

          因此,如果葉子是像紙片那樣接近于平面,那么它的落地面應當是基本上正反面各一半。當然,實際上落葉都并不是平面狀的。影響落葉哪一面落地的原因正是葉子的立體形狀。

          在樹葉離開樹枝下落的過程中,一般都是凸出的一面朝下。這樣,在下落的時候,葉子受到的阻力較小。在無風或風很小的情況下,我們能夠看到,一些樹葉較大的高大樹種,樹上的落葉凸面向下,左右搖搖晃晃而落地的過程。這樣,落到地上,接觸地面的應當是葉子的凸出面,如果,凸出面是正面,那么就是背面朝上。如果凸出面是背面,那么正面朝上。

          有人說了,那為什么我們見到的葉子有很多是凸出面朝上呢?很簡單,那是落地之后,被風刮翻過來的。

          需要指出的是,如果葉柄較為長大,那么在下落的過程中,有時候也要考慮葉柄的作用,因為葉柄受到的阻力較小,較為長大的葉柄更容易處在落葉的最下方。而很多情況下,葉柄與葉面還有一個較大的角度,這時候,葉柄就更會影響到落葉下落時哪一面先著地。下面是一片普通的楊樹落葉

          容易看出,此葉的背面略微凸出,而葉柄偏向于背面一側。這樣,我們可以預期,此類樹落葉的時候,如果風較小,落地的時候將是葉子正面朝上的可能性更大一些。

          我家后面就有這樣一棵樹,我前兩年就拍攝過一張地面落葉的照片。

          從照片可見,正面朝上的落葉略多于背面朝上的。這與網上傳說的“基本上都背面朝上”是不符合的。而背面朝上的,也有一些是落地后被風吹翻過去的。

          你怎么知道是風吹翻過去的呢?為了證實這個說法。我想到了學校里面有一條小河,河邊上的水基本上不流動,而當河邊大樹的葉子落到水面上之后,風就吹不動它了。所以,水面上的葉子的正反面,就應當是葉子落地時的狀況。下面就是在河邊水面上的落葉的照片

          從上面兩張照片上可以看得很清楚,絕大多數的這種楊樹葉是正面朝上的。這正是從樹上落下的情況,基本上排除了落地之后風刮的影響。

          正如上面所說的,葉子的立體形狀決定葉子下落時正反兩面哪一面先落地。不同樹種的葉子,先落地的一面也可能不同。

          由此可見,所謂“落葉下落著地后基本上背面朝上”是一個錯誤的結論,一個缺乏觀察的以訛傳訛的錯誤命題。而企圖用葉子兩面密度不同來解釋這個不靠譜的所謂“結論”是十分可笑的。

          當然,把這種以訛傳訛的“理論”作為啟發學生觀察和思考的話題放到較為優秀的大學生的課堂上,還杜撰出“90%”這樣的定量的概念,更是誤人子弟了。我們做教師的,要十分警惕這種在課堂上信口開合,把不準確的甚至不正確的信息隨便亂說的不良現象。

          (本文作者:馮大誠,山東大學理論化學研究所教授。)

          注:原文標題《大樹的落葉究竟哪一面先著地?》,原文有改動。

        責任編輯:微科普

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