“大漠孤烟直“是怎样形成的？

　　作者：麻庭光，上海应用技术大学

　　“大漠孤烟直，长河落日圆”，出自王维的《使至塞上》。这句耳熟能详的诗你一定听过。

　　根据今人对唐朝报警制度的解释，边塞每天都需要在傍晚的固定时间烧上一把火，以此证明系统没有出毛病（相当于现代报警器的自检功能）。

　　一柱烟表示一切正常，两柱烟表示有情况（晚上用火光示警），三柱烟则表示有紧急情况（相当于现代报警系统的编码功能）。

　　画家兼诗人的王维被半流放地派遣到宁夏视察边关，听说当地打了胜仗，便欣然前往，途中看到了这一报警用的烟，创作出了这一千古绝唱的名句。

　　这首诗描绘的场景好美啊！但你有没有见过，我们生活中看到的烟并不是直的？

　　通常情况下，燃烧产生的烟气在浮力的作用下会向上升，不断卷吸周围的空气，让自己的体积膨胀变大、速度随之减缓。从外观上看，就形成了V型的羽流（如下图所示）。

　　标准的符合常规认识的羽流湍动现象

　　小贴士：因为从远处观察，烟气如同片片羽毛在飞，所以叫做羽流，这是英语中Plume（羽流）的来源。

　　我国古代思想家庄子就观察到了这种现象，并称羽流为野马，影影绰绰，如同草原上奔腾不已的野马群。

　　常见的烟气是V形的，孤烟为什么是直的呢？

　　“大漠孤烟”离我们的生活可能有点远，想解释这个问题，可以自己做一个小实验：点燃蚊香，发现烟气在空中呈圆圈状，向上移动，而且在一定时间内并不会散去。我们就从“烟圈不散”说起……

　　为什么“烟圈不散”呢？原因有三：第一，烟气粒子直径非常小，能够在空中悬浮很久而不降落，所以烟气会向上升；第二，烟气中的能量非常弱，不足以产生足够的卷吸力，不足以引起上升的湍动的羽流，只能自己加加油、努努力，靠扩散和布朗运动来扩张；第三，烟圈内部也有一定的自组织流动，维持烟圈的形状。

　　总结起来就是，由于缺乏足够的能量（想散无法散），所以看上去感觉就是烟圈不散了。

　　对于大漠孤烟来说，在不散之外，还很“直”。

　　根据上面提到的理论，只要让燃烧产生的能量不足以让流动失稳，外部也没有大风等力量去干扰，那么，产生的烟气只能在微弱的浮力作用下上升，无法产生卷吸、体积无法膨胀，仅仅靠自身的扩散之力，自然而然，便形成了一股长久不散的直直的烟柱！

　　而塞外、沙漠、戈壁很容易营造出没有外部干扰的自然环境。

　　又直又长久不散的烟柱，可以一直升得很高，很容易让远方的烽火台看到，从而把信号接力传下去。这也就是当时诗人王维在孤寂的边塞看到的现象了。

　　层流羽流在生活中也有应用。

　　消防员灭火时，会使用一种叫做细水雾灭火的技术。其目的是把液态水雾化成气溶胶的水平，让纳米级的细水雾在空中停留久一点，以达到良好的灭火效果。

　　但这种方法也有缺点，那就是不能对付小火。因为小火的燃烧不旺，产生不了卷吸，再加上自身又不能像空气那样轻松扩散，不能快速覆盖住火焰，灭火效果非常不好。

　　这时候，我们就要用湍流来增加细水雾的使用效果啦！应对措施是将细水雾分批次排放，强制产生气浪，人工制造出“风”，“吹散”细水雾，使水雾能覆盖住火焰，以达到所需的灭火效果。

　　（图自网络）