Chúng ta thường mặc định rằng ngọn lửa "muốn" hướng lên trên, như thể đó là bản chất tự nhiên của nó. Tuy nhiên, sự thật lại đáng ngạc nhiên hơn nhiều: chính trọng lực, một lực hút mọi thứ xuống, lại là lý do khiến ngọn lửa có hình dạng thon dài và hướng thẳng lên trời.
Để hiểu rõ điều này, hãy cùng so sánh hình ảnh một ngọn lửa trên Trái Đất và một ngọn lửa trong môi trường không gian.
 |
| Ảnh: ngọn lửa cao và ngọn lửa Hình cầu. |
Ngọn Lửa Trên Trái Đất: Vũ Điệu Của Dòng Đối Lưu
Khi bạn thắp một ngọn nến trong điều kiện bình thường, một chuỗi các sự kiện vật lý diễn ra gần như tức thì:
Phản ứng cháy và tỏa nhiệt: Tim nến đốt cháy nhiên liệu (sáp đã hóa hơi) bằng oxy trong không khí, tạo ra ngọn lửa và giải phóng một lượng nhiệt lớn.
Không khí nóng lên và giãn nở: Lượng nhiệt này làm nóng các phân tử khí xung quanh ngọn lửa. Khi bị nung nóng, các phân tử này chuyển động nhanh hơn, va chạm mạnh hơn và đẩy nhau ra xa, khiến khối không khí nóng giãn nở và trở nên loãng hơn (ít đậm đặc hơn).
Trọng lực vào cuộc: Đây là mấu chốt của vấn đề. Trọng lực tác động lên mọi thứ, bao gồm cả không khí. Khối không khí lạnh, đậm đặc hơn ở xung quanh sẽ bị trọng lực kéo xuống với một lực mạnh hơn so với khối không khí nóng, loãng và "nhẹ" hơn.
Tạo ra dòng đối lưu: Khi không khí lạnh nặng hơn chìm xuống, nó sẽ chiếm chỗ và đẩy khối không khí nóng nhẹ hơn bốc lên trên. Quá trình không khí lạnh liên tục chìm xuống và không khí nóng liên tục bị đẩy lên tạo ra một dòng chảy thẳng đứng gọi là dòng đối lưu. Dòng chảy này giống như một cơn gió nhỏ liên tục thổi ngọn lửa hướng lên, kéo nó thành hình giọt nước thon dài quen thuộc.
Vì vậy, hình dạng của ngọn lửa chính là hình ảnh trực quan của dòng không khí nóng đang di chuyển lên trên, một điệu vũ được điều khiển bởi trọng lực.
Ngọn Lửa Trong Không Gian: Hình Cầu Hoàn Hảo
Khi không có trọng lực (hay chính xác hơn là trong môi trường vi trọng lực như trên Trạm Vũ trụ Quốc tế), quy luật của cuộc chơi hoàn toàn thay đổi.
Mặc dù ngọn lửa vẫn tạo ra không khí nóng (loãng) và xung quanh vẫn có không khí lạnh (đậm đặc), nhưng sự vắng mặt của một lực hấp dẫn rõ rệt có nghĩa là không có gì kéo khối không khí lạnh "nặng hơn" đi xuống.
Do đó, hiện tượng đối lưu không tồn tại. Không có dòng không khí nào được tạo ra để định hình ngọn lửa.
Nhiệt lượng và ánh sáng từ phản ứng cháy sẽ tỏa ra đều theo mọi hướng. Kết quả là, ngọn lửa có dạng một hình cầu hoàn hảo, giống như một ngôi sao nhỏ lơ lửng.
Lần tới khi bạn nhìn thấy một ngọn lửa bùng lên, hãy nhớ rằng bạn không chỉ đang chứng kiến một phản ứng hóa học, mà còn là một minh chứng sống động và đẹp mắt về cách một lực vô hình như trọng lực định hình mọi thứ xung quanh chúng ta.
