2003年,一道閃電擊中了美國肯塔基州鄉(xiāng)村的一座酒窖,燒毀了近300萬升威士忌酒(一種烈酒)。其中一些酒泄漏到附近的一條小溪,引發(fā)了一場大規(guī)模的火災(zāi)龍卷風(fēng)。
科學(xué)家從航空錄像中發(fā)現(xiàn),此次火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵甚少。他們想知道為什么,為此他們在燃燒室用液體燃料正庚烷進(jìn)行實(shí)物模擬。結(jié)果,他們發(fā)現(xiàn)了另一件奇怪的事情。
燃料點(diǎn)燃之后,起初形成一團(tuán)混亂的大火。但隨著冷空氣的吹入,出乎意料地,大火竟然“坍縮”成了一個平靜燃燒的藍(lán)色漩渦火焰。整個火焰像陀螺一樣呈倒立的圓錐體,錐頂在不停移動,火焰則僅沿著圓錐體漏斗形邊緣燃燒,形成一個明亮的藍(lán)色環(huán)形。這個環(huán)形邊緣也并非一成不變的圓,而是時刻在波動,總體上看,與牛仔帽的帽沿有幾分相似。
這么奇妙的火焰是怎么形成的?
隨后,科學(xué)家用超級計算機(jī)進(jìn)行模擬。他們通過在模型中逐步調(diào)整燃料與空氣的比例等參數(shù),最終再現(xiàn)了藍(lán)色漩渦火焰,并揭示出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
他們發(fā)現(xiàn),藍(lán)色漩渦火焰是三種火焰合并的結(jié)果。其中包括一個看不見的外部火焰和兩個可見的內(nèi)部火焰,外部火焰中氧氣比例比燃料高,而在內(nèi)部火焰中,則反過來。
藍(lán)色漩渦火焰除了其舞動的藍(lán)精靈一般的外形,更重要的是,它燃燒非常充分。我們平??吹降幕鹧?,分內(nèi)焰和外焰,因?yàn)閮?nèi)焰無法充分接觸外面的空氣,往往燃燒不充分,會冒煙,煙里含有大量炭顆粒。而在藍(lán)色漩渦火焰中,雖然也分內(nèi)焰和外焰,但氣流卷進(jìn)漩渦,外面的空氣可以直達(dá)內(nèi)焰,讓內(nèi)焰也能充分燃燒,所以藍(lán)色漩渦火焰干凈、無煙。
科學(xué)家猜測,肯塔基州那次火災(zāi)之所以煙塵少,或許跟大火的某些局部產(chǎn)生了藍(lán)色漩渦火焰有關(guān),可惜航拍因?yàn)殡x得太遠(yuǎn),沒能拍到。
由于這種藍(lán)色漩渦火焰不會產(chǎn)生煙塵,所以未來或許能在清理海上漏油時派上用場。