蠟燭的火焰什么樣，地球人都知道，但是燭焰到了太空什么樣?一般人都沒見過，但我們可以猜到，太空的燭焰是球形的，這已經(jīng)被宇航員們證實(shí)了。太空的燭焰不但是球形的，而且閃耀著悠悠的藍(lán)光，就像地球燭焰的焰心那樣黯淡。這是燭焰的情況。
我們知道工廠里經(jīng)常會(huì)發(fā)生爆炸，尤其是當(dāng)燃料氣溢出，混到空氣中后，遇到火星子就會(huì)發(fā)生爆炸。這就是加油站或加氣站亮出“嚴(yán)禁煙火”警示牌的原因?，F(xiàn)在想象一下，這種燃料混合氣到了太空會(huì)如何燃燒，還會(huì)不會(huì)爆炸?
有位燃燒學(xué)專家就聯(lián)想到了這一點(diǎn)。由于進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴，他先在地球上模仿失重的環(huán)境，看看燃料氣會(huì)如何燃燒，若有進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，再把實(shí)驗(yàn)升級(jí)到太空。
于是，1984年，燃燒學(xué)專家在美國宇航局微重力研究中心的吊籃上，放上開口的氫氣燃燒罐，按下開關(guān)后，吊籃自由下落，迅速向地面沖去，也就是大約2.5秒的時(shí)間，就在空中經(jīng)過了30米的高度。自由下落的吊籃顯然處于失重狀態(tài)，就在這種情況下，燃燒著的火苗竟然分化出了一個(gè)個(gè)微小的火球在空中飄動(dòng)。這些小球直徑也就是幾毫米，看上去很黯淡，它們?cè)跊]有燈光的黑夜中才能看到。僅僅幾秒鐘的時(shí)間，這些小火球就因燃料燃盡而消失了。
火苗在失重狀態(tài)下，確實(shí)會(huì)化身為小火球!這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了一位蘇聯(lián)物理學(xué)家在1944年的預(yù)測(cè)，這位物理學(xué)家認(rèn)為，在某種特殊條件下，火苗會(huì)變成很多個(gè)微小的火球，但是這種情況出現(xiàn)的幾率就像鋼筆以筆尖立起來一樣，幾率很小，而且不穩(wěn)定。他進(jìn)一步推測(cè)地球上不太可能出現(xiàn)這種情況，但在沒有重力的環(huán)境里或許有可能。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)引發(fā)了一系列問題，失重狀態(tài)下，火苗是球狀的，這誰都能理解。但是火苗為什么要化身為很多個(gè)很小的火球?火球的尺寸有什么講究?小火球能燃燒多久?小火球還會(huì)表現(xiàn)出什么有趣的現(xiàn)象?這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓科學(xué)家看到了到太空研究燃料氣燃燒的價(jià)值。
詭異的熒火
于是在1997年，宇航員在哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)上進(jìn)行了這樣的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)密封的金屬罐子，罐子內(nèi)裝有燃料混合氣，其成分有氫氣、甲烷、氧氣和一些惰性氣體，惰性氣體的作用是稀釋燃料氣。罐子中有電打火器，罐子中還安裝了微型攝像機(jī)，可以讓人觀察里面氣體燃燒的情況。
實(shí)驗(yàn)過程很有意思。當(dāng)燃料氣被電火花點(diǎn)燃后，也是形成了很多個(gè)小火球，火球的直徑在2毫米到15毫米。這些小火球比地球上那次失重下的火球更黯淡，需要仔細(xì)看才能看到。在地球上，生日蠟燭放出的光和熱有50瓦，而這里的小火球放出的能量估計(jì)也就是1瓦的樣子。火球們會(huì)隨著航天飛機(jī)的飛行震動(dòng)而到處飄蕩，看上去就像詭異的UFO。這些火球的壽命還很長(zhǎng)，在自動(dòng)控制裝置8分鐘后結(jié)束實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，里面的火球還在燃燒呢!這是出人意料的，因?yàn)楦鶕?jù)地球上的實(shí)驗(yàn)情況，太空火球能燃燒幾分鐘就不錯(cuò)了，但實(shí)際上，太空火球卻長(zhǎng)壽得很。
太空火球會(huì)覓食
為了進(jìn)一步看清火球的表現(xiàn)，測(cè)出火球的最長(zhǎng)壽命，科學(xué)家在2003年又進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)。這次實(shí)驗(yàn)也是在哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)采用了更高級(jí)的攝像機(jī)，把實(shí)驗(yàn)的時(shí)間延長(zhǎng)到數(shù)個(gè)小時(shí)。
這次實(shí)驗(yàn)充分展現(xiàn)了小火球的有趣性。給科學(xué)家的感覺，這些小火球好像是一個(gè)個(gè)單細(xì)胞生命，它們會(huì)到處覓食。
這些火球在固定的地方燃燒一段時(shí)間后，就會(huì)向別處飄，科學(xué)家說，它們這是在覓食。因?yàn)樗舻牡胤?，燃料已?jīng)被它用掉了，而在太空中，燃燒罐內(nèi)的燃料氣又不會(huì)對(duì)流，因此小火球自己向別處移動(dòng)，換個(gè)“食物”充足的地方吃食?；鹎騻冞€會(huì)因覓食而出現(xiàn)爭(zhēng)斗現(xiàn)象，也就是一個(gè)火球會(huì)撞向另一個(gè)火球，但它們不會(huì)真的撞到一起，而是接近到一定程度后，另一個(gè)火球就逃開了。
研究者很看重直徑十幾毫米的肥胖火球，但肥胖火球很不爭(zhēng)氣。它們吃得多，因此往往會(huì)因覓食不足而熄滅了。火球在“餓死”之前還會(huì)跳動(dòng)，就像油燈缺油的時(shí)候，也會(huì)跳動(dòng)一樣。科學(xué)家說，這是因?yàn)槿剂蠚庠谌狈Φ臅r(shí)候，分布不均勻，燃料濃度大小的波動(dòng)就會(huì)讓火球跳動(dòng)。
火球們個(gè)性各異
有兩個(gè)火球給科學(xué)家留下了深刻的印象，它們相互環(huán)繞著向前飛行，形成了類似DNA的雙螺旋軌跡。這兩個(gè)火球怎么會(huì)做出這樣的行為?要知道，火球因燃料缺乏會(huì)運(yùn)動(dòng)，因航天飛機(jī)的輕微震動(dòng)也會(huì)運(yùn)動(dòng)，除了這兩種情況外，沒有別的原因讓火球運(yùn)動(dòng)了。這兩種情況并不會(huì)導(dǎo)致火球來個(gè)雙螺旋表演啊!另外，別的火球怎么沒有這種表演雅興，為何這兩個(gè)火球卻如此獨(dú)特?
這兩個(gè)火球如此活潑，但是卻有一些火球性格抑郁，別的火球都在尋覓食物，以求活得更長(zhǎng)，這些火球卻不去覓食，不僅如此，它們還因想不開，時(shí)不時(shí) “一頭撞死”在燃燒罐的壁上。因?yàn)楣薇诟浇娜剂鲜亲钕∩俚?，火球只要來到罐壁附近就?huì)熄滅。
最令人關(guān)注的是一個(gè)叫“科利”的火球，它最長(zhǎng)壽了，活了81分鐘!科學(xué)家在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，就曾希望制造出能環(huán)繞地球一圈的火球，因?yàn)楹教祜w機(jī)環(huán)繞地球一周需要90分鐘，科利火球基本實(shí)現(xiàn)了科學(xué)家的愿望?？评阅荛L(zhǎng)壽，科學(xué)家認(rèn)為是因?yàn)榭评弧白运健?，心態(tài)最穩(wěn)?？纯纯评慕?jīng)歷，很是有意思。一次電火花后，它與另外8個(gè)火球一起誕生了。一起生活了一段時(shí)間后，它的兄弟姐妹都東游西逛地覓食去了，還因爭(zhēng)食而出現(xiàn)了爭(zhēng)斗現(xiàn)象。唯有科利守在家里不動(dòng)。不久，覓食、爭(zhēng)食的那些火球都因不小心靠近了罐壁而熄滅了。最后整個(gè)燃燒罐就剩下科利自己，它美美地享受著豐盛的食物，活到81分鐘的高齡。
長(zhǎng)不大的太空火球
我們完全被火球們的表演迷住了，忘記了另一個(gè)重要的問題：火球的個(gè)頭有限制嗎?為什么都是幾毫米的尺寸，最大的才15毫米?科學(xué)家研究之后，告訴我們，火球的大小是有限制的。
太空火球都是在表面那一層燃燒的，因?yàn)橹挥斜砻媲驓た梢越佑|到燃料，火球的內(nèi)部是燃燒后生成的廢氣。但是這些廢氣卻可以穿過球殼向外擴(kuò)散，燃燒生成的熱量也會(huì)從球殼表面向外輻射。球殼表面越大，接觸到的燃料越多，因此，火球不能太小，否則球殼接觸到的燃料太少，無法燃燒起來。但是球殼越大，散熱也就越多。研究發(fā)現(xiàn)，火球表面的溫度與火球的直徑成反比，火球越大，它表面的溫度越低，而燃燒需要的溫度是不能太低的，否則燃料不會(huì)燒起來。這樣，兩種因素的綜合作用，就把太空火球的個(gè)頭限制在了幾毫米的量級(jí)。
太空火災(zāi)撲不滅
這次實(shí)驗(yàn)還沒有讓科學(xué)家很滿意，他們還想知道人為干擾火球會(huì)怎么樣。目前這個(gè)實(shí)驗(yàn)還沒有做。但是可以設(shè)想，萬一空間站里燃料氣溢出，發(fā)生了火災(zāi)的話，空間站里的火災(zāi)景象就是一個(gè)個(gè)小火球到處飄蕩。那么如何把這些火球撲滅?科學(xué)家推測(cè)，太空火球可能會(huì)很詭異，難以撲滅。
一般情況下，急速的氣流或者踩踏會(huì)把燭火熄滅，但是這些比燭火還微弱得多的小火球卻會(huì)在氣流沖擊下，反而燃燒更明亮。因?yàn)闆]有什么氣流的話，失重情況下的小火球周圍沒有對(duì)流，小火球只能在它的邊緣那一層球殼上安靜地燃燒，但是一旦有氣流擾動(dòng)，就相當(dāng)于出現(xiàn)了空氣對(duì)流，讓火球燃燒更旺。這種情況與風(fēng)箱會(huì)讓煤燃燒更旺是一樣的道理。
那么異?？焖俚臍饬鲿?huì)不會(huì)讓小火球熄滅?由于小火球自己會(huì)避開強(qiáng)氣流，因此我們即使用強(qiáng)氣流也對(duì)它奈何不了。想撲滅或踩滅它，都很難。它就像幽靈一樣躲閃著，同時(shí)還看上去更明亮了，好像故意氣你一樣。
那么這樣的太空火球如何熄滅?科學(xué)家認(rèn)為，可以用一塊板慢慢接近太空火球，制造一個(gè)太空火球碰壁的情況，太空火球就會(huì)因燃料不足而熄滅了。
不過太空火災(zāi)應(yīng)該沒有地球火災(zāi)那么可怕，那些小火球放熱很少，不足以把周圍的物品燒著。
