森林大火与浴缸中的氧气有何关系？ _小知识

2011年6月26日，住在美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的马克·温克尔站在自家的门口，用望远镜看着巴耶斯火山口方向的森林大火。这场大火开始于巴耶斯火山口以东19千米左右的圣达菲国家森林公园，之后大量的燃烧物随风飘到巴耶斯火山口保护区的森林东北部，点燃了那里。

文章插图

尽管此时已经是凌晨1点半，吹着习习的微风，相对凉爽，但是温克尔还是很担心火势。为了看得更清楚，温克尔爬上了附近的一个山坡上。突然一股热风扑面而来，他看到西北方向巴耶斯火山口附近，火焰翻滚着，高约10米的火舌四窜。更吓人的是，他还听到大火的方向传来两声巨响，火焰一下窜得更高，并快速向西部和南部的峡谷蔓延。温克尔明显感觉到一股强烈的冲击和非常明显的热浪袭来。随即一股浓烟夹杂着燃烧物直冲云霄，就像一个高大的柱子，连接着天地。一些炙热的、仍在燃烧的物质被带到空中之后，被吹到了其他地方。而高耸入云的烟柱中各种物质的相互摩擦还制造了闪电，在烟柱的旁边，火龙卷从大火中渐渐升向空中。温克尔从未见过如此震撼的场面。
而由于巴耶斯火山口不是火灾的最初起火点，因此消防专家预测，这场森林大火的过火面积顶多49平方千米，在27日早晨基本上就会熄灭。然而，当太阳升起时，它的过火面积已经达到了174平方千米，并且火势并未减弱，甚至还威胁着周边的城镇，以及著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室。洛斯阿拉莫斯国家实验室因研制出第一枚原子弹而闻名于世，那里还存放着大量的核废料。如果大火蔓延到那里，后果将不堪设想。
万幸的是，经过几个星期的努力，这场大火最终停止了肆虐的脚步。根据当时的情况，火灾专家认为火势会很快得到遏制。但事实却是这场大火最终过火面积大约630平方千米， 1.8万当地居民被迫离开家园， 15人在大火中受伤，洛斯阿拉莫斯国家实验室关闭一个多星期，它也成为了美国近几十年来破坏力最大的森林大火之一。不仅如此，由于大火烧毁了大片的森林，当地生态环境被严重破坏，因此在随后到来的雨季中，这片地区山洪爆发，威胁当地民众的生命财产安全。
那么，是什么原因将这场本该很快熄灭的大火变成如此损失巨大的火灾呢？这个谜团一直困扰着科学家们。
烟柱崩塌吹旺大火？

文章插图

为解决这个问题，洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家借助超级计算机，模拟了这场大火。在模拟中可以看到，大火燃烧一段时间后，大量的炙热的烟灰、烟雾和碳氢化合物气体随着上升气流被释放到空中，形成一个烟柱，而烟柱的顶端就是一团紫黑色的云。当烟柱中的物质越来越多，变得比空气重时，它就会崩塌，所有物质落回地面。而当这些物质落到地面时，就像一处建筑物被引爆一样，滚滚的灰尘把空气快速挤向四面八方，这就像一个风箱，把周围的大火吹得更旺，使小型火灾变成大火灾。
这看起来似乎合乎常理。
但是我们都知道，那些烟尘和燃烧的树枝之所以会升到空中，是因为大火烧热了近地面的空气，由于空气的对流，这些热空气会向高空流动，因此才能将炙热的物质带到了空中的。要让所有被带到空中的物质瞬间落下，那么就得让这些物质快速降温，使空气没有上升的动力。然而科学家在模拟中发现，大火每秒钟大约向大气中排放2.3吨烟尘，这相当于每秒钟就有一辆小轿车就被推到空中，可以想象，大火烧了几个小时之后，被送到空中的“小轿车”已经非常多。要让这么多物质快速降温几乎不可能。即使可以，如此巨量且稠密的物质在落到地面的刹那，地面的火应该会像关掉开关的电灯一样熄灭才对。而事实是，这场大火并没有就此熄灭，而是燃烧了好几周。