آتش واقعاً چیست؟ / پاسخی که احتمالاً تا امروز اشتباه می‌دانستید

غزال زیاری: آتش فناوری کهنی است که نقش پررنگی در شکل‌گیری تکامل انسان داشته. اجداد ما از آتش برای امنیت، پخت‌وپز و نگهداری غذا استفاده می‌کردند. درعین‌حال گاهی هم دور آتش جمع می‌شدند تا داستان بگویند، اطلاعات فرهنگی‌شان را منتقل کرده و پیوندهای اجتماعی بسازند.
اما امروزه آتش بیشتر به‌عنوان یک ابزار صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ هرچند که با زندگی روزمره و آیین‌های ما هم گره‌خورده؛ ساده‌ترین مثال شمع‌های کیک تولد است که به لطف آتش آن‌ها را روشن می‌کنیم.

با این وجود آتش همین امروز هم مثل میلیون‌ها سال پیش و در عین قدرت ویرانگری‌اش، می‌تواند چشم‌اندازهای ما را دگرگون کند؛ چرا که قدرت بی‌نظیری در احیای کل اکوسیستم‌ها دارد.
آتش برای همه ما کاملاً آشناست؛ هرچند که به‌سختی می‌توان آن را تعریف کرد. واقعاً آتش چیست؟ شاید بهتر باشد سؤال را به نحو آسان‌تری مطرح کنیم:
اجزای تشکیل‌دهنده آتش چیست؟
برای روشن کردن آتش به سه چیز نیاز داریم: سوخت (چیزی برای سوختن)، اکسیژن و یک جرقه اولیه یا منبع گرما. این ترکیب به‌عنوان “مثلث آتش” شناخته می‌شود. درعین‌حال می‌توان سوخت و اکسیژن را “واکنش‌دهنده‌ها” و گرمای اولیه را “انرژی فعال‌سازی”نامید.
در صورت وقوع آتش‌سوزی در جنگل، مواد آلی از جمله چوب، نقش سوخت را ایفا می‌کنند. اکسیژن که در هوا موجود است و انرژی فعال‌سازی از منابع مختلفی مثل صاعقه یا فعالیت‌های انسانی تأمین می‌شود. با حذف یکی از این واکنش‌دهنده‌ها، آتش نمی‌تواند به سوختن ادامه دهد.

به همین خاطر هم برای مهار آتش‌سوزی جنگل، با پاشیدن آب، سعی می‌کنند تا گرما را از بین ببرند. بدین ترتیب آب به بخار تبدیل شده و با جایگزینی به جای هوا، آتش را خفه می‌کند.
محصول به‌دست‌آمده از آتش
محصول اصلی آتش، انرژی است که به همراه گازهای دی‌اکسید کربن (CO2‌) و بخارآب تولید می‌شود. وقتی سوخت بیشتر از اکسیژن برای سوختن در دسترس باشد (اتفاقی که در آتش‌سوزی‌های جنگل بیشتر شاهدش هستیم)، محصولات جانبی دیگری هم تولید می‌شوند.
یکی از این محصولات “دوده” است؛ ذرات کربنی که نیمی از آن‌ها سوخته است. درنهایت آن چیزی که ما هنگام آتش‌سوزی تجربه می‌کنیم، نتیجه تعامل این محصولات با هم است.

گرمای حاصل از آتش، ناشی از انرژی‌ای است که به شکل گرما به سمت بیرون تابش می‌کند. محصولات گازیِ داغ، از آنجا که چگالی کمتری نسبت به هوای سرد اطراف دارند، به سمت بالا حرکت می‌کنند؛ این گازها ذرات دوده که به دلیل دمای بالا، به رنگ زرد-نارنجی می‌درخشند را با خود حمل می‌کنند.  
در جریان آتش‌سوزی جنگل، این دوده‌های درخشان هستند که ما آن‌ها را به‌صورت “شعله” می‌بینیم. شعله‌ها درواقع فراتر ازآنجایی‌که ما می‌بینیم امتداد پیدا می‌کنند. وقتی دوده بالاتر می‌رود، سرد شده و نوری با رنگ‌هایی ساطع می‌کند که ما قادر به دیدنشان نیستیم؛ مثل نور فروسرخ.

پس آتش واقعاً چیست؟
آنچه مسلم است این است که آتش مایع یا جامد نیست. شعله‌های تنها زمانی پدیدار می‌شوند که آتش در حال سوختن است؛ گرچه این شعله‌ها شامل گازهای داغ هستند، اما به‌تنهایی و در یک وضعیت پایدار وجود ندارند و ما نمی‌توانیم شعله‌ها را مثل دی‌اکسید کربن یا بخار آب در یک ظرف جمع‌آوری کنیم. در نتیجه شعله و آتش، از جنس گاز هم نیستند.

درعین‌حال آتش از جنس “پلاسما” (حالت چهارم ماده) هم نیست. پلاسما مثل یک گاز خیلی داغ است اما تفاوت‌های کلیدی‌ای با گاز دارد. انرژی گرمایی موجود در پلاسما آن‌قدر بالاست که اتم‌های درون آن‌هم “یونیزه” می‌شوند؛ یعنی دیگر نمی‌توانند تمام الکترون‌های خود را حفظ کنند. پلاسما درواقع شبیه سوپی از ذرات باردار (الکترون‌ها و اتم‌های یونیزه) است که می‌تواند الکتریسیته را هدایت کرده و به میدان مغناطیسی پاسخ دهد.
در داغ‌ترین بخش‌های آتش، ممکن است تعداد اتم‌های یونیزه شده به حدی برسد که نواحی‌ای از پلاسمای ضعیف را تشکیل دهند. هرچند که پلاسما به‌خودی‌خود پایدار نیست و آتش در کل مثل پلاسما رفتار نمی‌کند. در واقع، آتش اصلاً ماده نیست و یک فرآیند است؛ نوعی واکنش شیمیایی به نام “احتراق”
فرآیندی منحصر به فرد برای زمین
گازها و پلاسما در همه جای جهان وجود دارند، اما آتش، با شعله‌های مرئی که از اکسیژن نیرو می‌گیرد و به شکلی که ما آن را تجربه می‌کنیم، احتمالاً فقط منحصر به زمین است.
خود کره زمین از غبار و گاز در اطراف یک خورشید جوان شکل گرفته است؛ خورشیدی که آن‌قدر داغ است که تقریباً به‌طور کامل از پلاسما تشکیل شده است.

جهان میزبان تریلیون‌ها کهکشان است که هر کدام پر از ستاره‌ها و منظومه‌های سیاره‌ای احتمالی هستند، بنابراین گاز و پلاسمای زیادی در فضای بیرونی وجود دارد. از سوی دیگر زمینِ ما تنها جای شناخته شده در کیهان است که وقوع آتش در آن ممکن است. دلیلش هم این است که یکی از اجزای کلیدی آتش (یعنی ذخیره پایداری از اکسیژن) محصول جانبی “حیات” است و تا جایی که می‌دانیم، حیات تنها در اینجا، روی کره زمین، وجود دارد.
منبع: theconversation
۵۸۳۲۱