Miért kaotikus a falevelek útja?

Biztosan te is észrevetted már, hogy a falevelek olyan napokon is képesek az utca egyik oldalán álló fáról a másik oldalra, esetleg még messzebb hullani, amikor teljes szélcsend van. Vajon hogy csinálják ezt? Rengeteg fizikus elgondolkozott már ezen, a választ azonban nemrég adta meg az egyik amerikai egyetem profeszszora és doktorandusa.

Az amerikai Cornell Egyetem professzora, Z. Jane Wang és fizikus doktorandusa, U. Pensavento sok-sok kutatást végzett a papírlapok, illetve egyéb hasonlóan könnyű, lapos testek (mint pl. a falevél) leesésével, mozgásával kapcsolatban. Biztosan te is megfigyelted már azt, hogy a falevelek micsoda – látszólag – kaotikus, rendszertelen mozgást végeznek a fákról leesve. Még szélmentes időben is gyakran előfordul, hogy a park egyik végén álló fáról a park másik végébe landolnak a kóborló falevelek. Vajon miért?

A probléma elég bonyolult, nem oldható meg a klasszikus aerodinamika keretei között. A mai kutatók azonban a számítógépek nyújtotta lehetőséggel éltek, így végezték el bonyolult modellszámításaikat. A leeső papírlap vagy falevél mozgása kaotikusnak, rendszertelennek tűnik. A lehulló lapos test élei mentén örvénylő levegő ugyanis rezgésre és átfordulásra (bukfencezésre) készteti a testet. A légáramlás gyorsan változik az élek körül, ezért nehéz a mozgás pályáját előre kiszámítani. A számítások szerint a lehulló falevél oldalirányú elmozdulása attól függ, hogy milyen irányba bukfencezett, az erőhatás pedig nagyon függ a tárgy forgó és egyenes vonalú mozgása közti csatolástól. A sikeres modellszámítások egy váratlan, érdekes eredménnyel is gazdagították a fizika tudományát. A látszólag kaotikus, oldalirányú elmozdulással is járó lehullás ugyanis majdnem kétszer olyan mértékben lassítja a leesést, mint ha egyenesen, ejtőernyőhöz hasonlóan ereszkedne le a falevél vagy a papírlap.

És hogy vajon miért így van megalkotva a természet? Miért jó a fáknak, illetve leveleiknek ez a lassú, „táncoló” landolás? Erre a kérdésre már könnyű megadni a választ: a fák és egyéb növények így sokkal messzebbre el tudják juttatni a leveleiket, terméseiket, magvaikat. Ugye, milyen érdekes? (s, he)