重力对火焰有什么影响？如果失重火焰是怎样的？
火焰，那舞动着炽热生命力的光影，我们再熟悉不过。但在我们习以为常的地面世界里，火焰的形态、燃烧的效率，甚至颜色，都默默地受到一个强大力量的支配——重力。
重力如何塑造火焰？
重力对火焰的影响，本质上是它影响了空气的流动，而空气正是火焰赖以生存的“燃料”供应站。
1. 热空气上升，冷空气下降： 这是最核心的影响机制。当物质燃烧时，会产生高温的燃气（主要是二氧化碳、水蒸气以及未完全燃烧的碳氢化合物等）。这些热燃气比周围的冷空气密度要小，根据阿基米德原理，它们会受到浮力的作用而上升。与此同时，周围温度较低、密度较大的冷空气则会向下补充，填补燃气离开后留下的空间。
2. 形成对流模式： 这种“热空气上升，冷空气下降”的循环，在地面重力环境下，就形成了火焰特有的对流模式。火焰就像一个向上吸取空气的“烟囱”，冷空气从下方源源不断地流入，与燃料接触，发生化学反应，产生更多的热量和燃气，继续推动这个循环。因此，我们在地面看到的火焰，通常呈现出向上延伸的、类似泪滴状或锥形的形态，燃烧最旺盛的部分往往集中在火焰的顶部。
3. 氧气供应的驱动： 重力驱动的空气对流，也有效地将新鲜的氧气输送到燃烧区域，并将燃烧产生的废气排出。这种持续不断的“呼吸”，维持了火焰的稳定燃烧。
4. 影响火焰的形状和大小： 重力的作用方向是垂直向下的，所以它会“拉扯”着火焰向上运动的趋势。因此，在重力作用下，火焰的形状相对稳定，向上延伸，而且其大小和形状也受到空气供应速度的限制。
那么，在失重环境下，火焰会变成什么样子？
如果将火焰置于完全没有重力的空间，我们熟悉的火焰形态将会发生翻天覆地的变化。
1. 失去向上的驱动力： 在失重状态下，没有了重力提供的浮力差，热燃气不再会主动地向上“逃逸”。周围的冷空气也不会因为重力而向下补充。
2. 变成一个球体： 燃烧反应会继续发生，产生热量和燃气。然而，这些热燃气由于密度仍然比周围空气小，它们会以一种更加均匀的方式向四面八方扩散。但是，扩散的速度远远赶不上燃烧产生的热量。结果是，燃烧区域会被包裹在一层越来越厚的热燃气“毯子”中。
为什么是球体？ 想象一下，火焰中的分子在运动，但它们不再有明确的“上”或“下”方向。燃烧产生的热量会使周围的空气受热膨胀，而表面张力（即使在气体中也存在微弱的趋势）会促使系统趋于能量最低状态，这通常表现为最小的表面积。最能包裹住燃烧区域同时又占据最少体积的形状，就是球体。
扩散受限： 燃气在火焰周围形成一个“罩子”，这个罩子会阻止新鲜氧气的有效进入。燃烧的效率会因此急剧下降，因为氧气无法顺利地被输送到燃料和高温区域。
3. 燃烧效率极低，甚至熄灭： 由于缺乏有效的对流来补充氧气并带走废气，失重火焰的燃烧会变得非常低效。氧气会在火焰周围形成一个“饥饿区”。即使有燃料，如果没有持续的氧气供应，火焰会逐渐变弱，甚至最终熄灭。
4. 颜色变化： 我们在地面上看到的黄色或橙色火焰，是由于不完全燃烧产生的碳颗粒（煤烟）在高温下发光的结果。在失重环境下，如果燃烧非常缓慢且氧气供应不足，产生的煤烟可能会更少，或者分布得更均匀，火焰颜色可能会变得更蓝，更接近于纯粹的分子发光（例如，燃烧某些气体时发出的蓝光）。
5. “冷”火焰： 在某些情况下，失重环境下的火焰可能会表现出一种“冷”的燃烧状态。温度会相对较低，燃烧产物也可能不同。例如，在国际空间站上进行的一些实验表明，蜡烛在失重环境下燃烧时，火焰的中心温度会比在地面上低得多，而且整体形态变成了一个小巧、稳定的球体，周围包裹着一层肉眼不可见的废气。
总结来说， 重力就像一位无形的雕塑家，它通过操纵空气的流动，塑造了我们在地球上习以为常的向上延伸、充满活力的火焰形态。而一旦抽离了重力，火焰便失去了它的“方向感”，变成了一个受自身废气和氧气供应限制的、可能黯淡无光的小球。失重环境下的火焰，更像是一场被困在自己“呼吸”里的微弱光芒，静静地诉说着重力对于我们周围世界无处不在的影响力。
网友意见
好久没写认真答案了冒个泡。
太长不看：失重条件下的火焰是球形的，蓝色的，会安静地自灭，还有，不要踩。
火焰的本质是什么？是可燃物的燃烧。更具体一点，一定温度下，可燃物和氧气化学反应放热。放热会产生两个效果：
- 空气受热变轻，向上飘
- 激发空气分子发光
以上两点放在一起就显示出来一个火焰的形状。热空气一边发光一边向上移动，移动到一定距离以后冷了下来停止反应，也就不再发光。而冷空气趁虚而入从蜡烛芯侧面进入，把火焰下端雕刻成一个半球形。他们接着变热开始反应，形成一个循环。这个循环直到空气用完，或者燃料用完。
失重下有会发生什么呢？
火球
空气还是会被加热，但是不会上升了，因为此时根本没有“上”，没有浮力，没有对流。毕竟在地球上轻气体上升重气体下降的原因就是重的气体被重力向地面方向拖。现在没人拖了，空气就希望安静地呆着。[1] 于是，火焰就成了一个安静的球形。如果你学过对称性，这个是很好理解的。在失重下各个方向是对称的，于是火焰的形状就不会有区别。一个各向同性的火焰，自然只能是球形。
更深的蓝
右边的火球有没有比左边的火焰更蓝？这是因为燃烧的东西不一样。有对流的时候不光是 H, 许多 C 也能被燃烧掉。但是失重下 C 就不太容易烧着了，于是就变蓝色。因为燃烧起来 C 是黄色的，H 是蓝色的。
自灭
在 NASA 早期的飞行任务中，他们就在无人飞船中做燃烧试验了。因为马上要上宇航员，他们呼吸需要纯氧，会不会有偶发的火焰产生巨大问题。他们发现：火焰自己灭了。
火焰自己会灭掉，也是因为缺乏对流。在重力条件下的火焰，如前文描述一样有源源不断的冷新鲜空气从下端接近蜡烛芯开始燃烧，替换掉受热飞起来的 CO2. 可是现在失重了……CO2跑不掉，氧气也不想进来。没有对流，就没有气体的交换。慢慢地火焰球中的氧气用差不多了，就续不住了。
知道了火焰会自我毁灭，NASA 很开心。可是…… 1967 年一场火灾烧毁了在发射台上的阿波罗一号和里面的三名乘员。因为此时他们还在地面，并不是失重环境。防火重于泰山。
别踩
在地球上你见到了不想见到的火，可以踩灭它。但是在失重中，这样做只会适得其反。因为当你剧烈移动甚至摊开火球的时候，你为它手工制造了一场对流。新鲜的氧气进来，火球更开心了，更加猛烈地燃烧。别踩。
[1] 严格来说空气并不会完全呆住： 毕竟空气密度不同，他们会有密度流和扩散。但是这个相对于重力提供的对流就差很多了，可以假装不存在。
Reference:
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