Содержание статьи
Может ли огонь иметь тень? Что такое тень?
Да, огонь может создавать тени. Но для начала нужно понимать, что такое тень. Тень образуется каждый раз, когда часть светового луча блокируется или перенаправляется. Область тени — это область светового луча, в которой меньше света, чем в остальной части луча. Эта область затемнения имеет тенденцию принимать форму объекта, который блокирует или перенаправляет часть света, поэтому мы склонны думать о тени как о чем-то, что отбрасывается или создается перехватывающим объектом. Имея в виду эту концепцию, для того, чтобы огонь имел тень, огонь должен каким-то образом блокировать или перенаправлять часть другого луча света.
Огонь дает тень
Традиционное пламя может блокировать или перенаправлять свет просто по той простой причине, что огонь — это больше, чем просто столб света. Традиционное углеводородное пламя содержит несколько компонентов: молекулы углеводородного топлива и молекулы кислорода, которые находятся в процессе горения, маленькие твердые частицы полусгоревшего топлива и примеси (называемые сажей или дымом), двуокись углерода и водяной пар, горячий воздух, и образующийся при горении свет. Свет, который вы видите в пламени, в основном создается твердыми частицами переносимой по воздуху сажей. Частички нагреваются так сильно, что излучают свет.
Граница раздела между горячим воздухом в пламени и более холодным окружающим воздухом имеет тенденцию отклонять свет от его прямого распространения. Это отклонение света на границе раздела различных материалов называется преломлением. Это тот же эффект, который позволяет линзе фокусировать свет. Следовательно, по той простой причине, что пламя содержит горячий воздух, оно может отклонять часть света в световом луче и отбрасывать собственную тень. Горячий воздух имеет тенденцию интенсивно подниматься. По этой причине тени, создаваемые горячим воздухом, имеют тенденцию выглядеть как пучок танцующих волн. Кроме того, сажа в пламени может поглощать свет и, следовательно, также способствовать созданию тени пламени.
При подходящих условиях огонь может иметь заметные тени.
Условия для образования тени от огня
Чтобы действительно заметить тень от огня, луч света, проходящий мимо огня (например, солнечный свет), должен быть ярче, чем свет, создаваемый самим огнем. В противном случае свет, создаваемый огнем, который распространяется во всех направлениях, будет подавлять и заполнять любую тусклую область, созданную в другом луче света. Например, если направить слабый фонарик на большой костер, вы не увидите тени от костра. Кроме того, чем меньше и холоднее пламя и чем меньше в нем сажи, тем меньше оно поглощает и перенаправляет свет, и, следовательно, тем тусклее будет его тень. В зависимости от вашей конкретной настройки вы можете увидеть тень пламени даже невооруженным глазом. Для достижения наилучших результатов вы должны использовать яркий световой луч, например прямой солнечный свет, и огонь с большим количеством тепла и копоти.
Обратите внимание, что огонь может иметь тень не потому, что падающий луч света рассеивает свет в пламени. На фундаментальном уровне один луч света не может напрямую взаимодействовать с другим лучом света. Лучи света никогда не отражаются друг от друга, не поглощают друг друга и не отклоняют друг друга. Это потому, что свет состоит из квантовых частиц, называемых фотонами, которые по своей природе являются бозонами. Все бозоны могут перекрываться друг с другом, проходить друг через друга и занимать одно и то же состояние в одном и том же месте. Это также связано с тем, что фотоны не несут ни электрического заряда, ни магнитного момента. Электромагнитные поля, такие как те, которые составляют свет, могут взаимодействовать только с объектами, несущими электрический заряд или магнитный момент. Без какого-либо заряда или магнитного момента для взаимодействия, одна часть света не может напрямую влиять на другую часть света.
Все же один световой луч может косвенно отклонять другой световой луч, изменяя материал, через который проходят оба луча, или с помощью более экзотических эффектов, но таких эффектов нет в традиционном пламени.
Пламя может иметь тени, потому что оно содержит горячий воздух и сажу,
а не потому, что содержит свет.
