Як полум’я горить в невагомості?

Феномен вогню в умовах невагомості являє собою різкий контраст з його поведінкою під впливом земного тяжіння. Ця зміна динаміки вогню не тільки інтригує, але й має вирішальне значення для досягнень у дослідженні космосу.

Горіння під дією сили тяжіння: земне полум’я

Щоб оцінити унікальну природу горіння в умовах невагомості, важливо спочатку зрозуміти, як поводиться вогонь на Землі. Горіння, по суті, реакція окислення, вимагає кисню, палива та здатності видаляти побічні продукти горіння. Візьмемо, наприклад, свічку. Всупереч поширеній думці, запалюється випарене паливо навколо гніту, а не сам гніт. Повітря, що піднімається, будучи менш щільним, несе побічні продукти горіння, такі як вуглекислий газ і водяна пара. Якщо цей потік порушується, як у закритому контейнері, полум’я гасне.

Трансформація в невагомості

У космосі відсутність сили тяжіння означає відсутність конвекційних потоків, що виникають через різницю температур повітря. На Землі ці потоки надають полум’ю характерну видовжену форму. Однак в умовах невагомості відсутність цих потоків означає, що частинки сажі не піднімаються, що призводить до сферичної форми полум’я.

Свічка в невагомості горить по-іншому, в першу чергу через наявність кисню. Спочатку жовте полум’я швидко стає синюватим у міру виснаження кисню, що призводить до значного падіння температури до 227-527°C. Це явище, відоме як “холодне” горіння, призводить до утворення меншої кількості сажі та виділення водню, що змінює колір полум’я.

Астрономічні наслідки: пожежа в космосі

Вивчення вогню в умовах нульової гравітації – це не просто академічна вправа; це має глибокі наслідки для космічної безпеки. На Міжнародній космічній станції (МКС) експерименти проводяться в спеціалізованих відсіках. Тут вчені підпалюють краплі палива і спостерігають за їх горіння, який зазвичай триває близько 20 секунд. Паливна кулька укладена в невелику вогненну сферу діаметром 2-4 мм.

Цікаво, що коли видиме горіння припиняється, починається “холодне” горіння, яке важко спостерігати, але яке можна запалити додаванням кисню або палива.

На закінчення

В умовах невагомості вогонь поводиться зовсім по-іншому. Полум’я утворює сферу, і через відсутність конвекційних потоків воно горить більш короткий час. Спочатку жовте, полум’я стає синім у міру споживання доступного кисню, що призводить до більш “холодного” горіння. Ця зміна динаміки Gorenje має вирішальне значення для забезпечення безпеки астронавтів і вдосконалення конструкції космічного апарату.