落叶着地后大多是背面朝上?

2018-11-25 12:13:53  摘选自科学网
本文作者:冯大诚

落叶着地后大多是背面朝上?

2018-11-25 12:13:53
作者:冯大诚
来源:摘选自科学网
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  落叶着地后真的是网上所传的大多是背面朝上吗?来看山东大学理论化学研究所冯大诚教授怎么说。

  深秋初冬,黄河上下、大江南北都落叶飘飘。满地的黄叶虽然有些萧瑟,不过也很壮观,只是给清洁工们带来了巨大的工作量,让这些平日就很辛苦的工人更增加了劳累。

  前几天,一位博友写博文说从网上“度”到,树叶落地,人们看到的大多数是落叶的反面,似乎叶子的正面落地可能性更大。人们的解释都是是叶子的正面结构致密,反面松弛,而致密的一面密度大,“更重一点”,反面疏松则“轻一些”。重的一面先着地,似乎天经地义。这位朋友于是很高兴,认为由此学到了知识。

  正好我几年来也一直想写落叶落地的问题,因为问题不是那么简单,定量的描述需要作一些麻烦的统计,所以一直拖着没有动笔。听这位朋友说网上有人讨论,就也去查了一下。用关键词“落叶、正反面”去“度”了一下,果真几乎“舆论一律”,都如上面那位博友见到了那样去解释。甚至还有正规的纸质媒体报道,某“博导”在“分析化学”课堂上以此为例教育“X山学堂”的学生遇事要多观察、多思考。他说:“如果仔细观察,90% 的落地树叶是背面朝上”,其理由也是上面所说的叶子正面致密、反面疏松。

  是不是因为叶子的两面密度不一样,一面重一面轻就会直接导致“重的”一面会朝地?显然不是。对于我们日常见到的秋天的落叶,叶子的大小与厚薄相比,显然不在一个数量级上。对于叶子下落时的受力状况作分析时,叶子的厚薄基本上可以不考虑。

  为了最简单地说明这个问题,我做了一个简单的实验。找来一片叶子,把它剪小,剪成24小块,把它撒落在地,看究竟那一面朝着地面。之所以要这样做,是可以避免室外树叶落地时风的影响。而且,由于叶子剪小后,每一小片基本上可以算是平面,排除了叶子立体形状的干扰,更可以看清楚叶子两面密度对下落过程的影响,这里,厚薄对于面积的比例比较完整的叶子还会略微大一点。如果剪小后,两面密度的大小对于落地面的影响无足轻重,那么,更可以说明整张叶子落地时,正反两面密度的差别不是影响哪一面先落地的原因。

  我的实验结果是这样的,总共飘了三次,叶子小片正面朝下与反面朝下的比例分别是:10:14,13:11,11:13,加起来是34:38。正反两面着地的可能性相差不大。这个结果与随便找一些纸片洒落在地没有实质性的差别。实验结果说明,叶子小片两面的密度差别,对于叶片的落地面没有直接的影响。

  因此,如果叶子是像纸片那样接近于平面,那么它的落地面应当是基本上正反面各一半。当然,实际上落叶都并不是平面状的。影响落叶哪一面落地的原因正是叶子的立体形状。

  在树叶离开树枝下落的过程中,一般都是凸出的一面朝下。这样,在下落的时候,叶子受到的阻力较小。在无风或风很小的情况下,我们能够看到,一些树叶较大的高大树种,树上的落叶凸面向下,左右摇摇晃晃而落地的过程。这样,落到地上,接触地面的应当是叶子的凸出面,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。

  有人说了,那为什么我们见到的叶子有很多是凸出面朝上呢?很简单,那是落地之后,被风刮翻过来的。

  需要指出的是,如果叶柄较为长大,那么在下落的过程中,有时候也要考虑叶柄的作用,因为叶柄受到的阻力较小,较为长大的叶柄更容易处在落叶的最下方。而很多情况下,叶柄与叶面还有一个较大的角度,这时候,叶柄就更会影响到落叶下落时哪一面先着地。下面是一片普通的杨树落叶

  容易看出,此叶的背面略微凸出,而叶柄偏向于背面一侧。这样,我们可以预期,此类树落叶的时候,如果风较小,落地的时候将是叶子正面朝上的可能性更大一些。

  我家后面就有这样一棵树,我前两年就拍摄过一张地面落叶的照片。

  从照片可见,正面朝上的落叶略多于背面朝上的。这与网上传说的“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风吹翻过去的。

  你怎么知道是风吹翻过去的呢?为了证实这个说法。我想到了学校里面有一条小河,河边上的水基本上不流动,而当河边大树的叶子落到水面上之后,风就吹不动它了。所以,水面上的叶子的正反面,就应当是叶子落地时的状况。下面就是在河边水面上的落叶的照片

  从上面两张照片上可以看得很清楚,绝大多数的这种杨树叶是正面朝上的。这正是从树上落下的情况,基本上排除了落地之后风刮的影响。

  正如上面所说的,叶子的立体形状决定叶子下落时正反两面哪一面先落地。不同树种的叶子,先落地的一面也可能不同。

  由此可见,所谓“落叶下落着地后基本上背面朝上”是一个错误的结论,一个缺乏观察的以讹传讹的错误命题。而企图用叶子两面密度不同来解释这个不靠谱的所谓“结论”是十分可笑的。

  当然,把这种以讹传讹的“理论”作为启发学生观察和思考的话题放到较为优秀的大学生的课堂上,还杜撰出“90%”这样的定量的概念,更是误人子弟了。我们做教师的,要十分警惕这种在课堂上信口开合,把不准确的甚至不正确的信息随便乱说的不良现象。

  (本文作者:冯大诚,山东大学理论化学研究所教授。)

  注:原文标题《大树的落叶究竟哪一面先着地?》,原文有改动。

责任编辑:微科普

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