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在生活中，很多事情的真實本質其實隱藏在表象之後，有時我們了解了其發生的部分原因，或者是間接原因，但沒有深挖其本質的原因所在，就會錯失很多有趣的故事。火焰的形狀就是其中之一，看似簡單，其實包含著很深刻的物理本質。
火焰的形狀是我們在生活中經常會看到的現象，不管是何時何地火焰都會往上竄，呈現出「淚滴形」，所以我們形象地稱之為火苗，那麼火焰為何會上升呢？而其上升的原因為何會與向下作用的引力有關？先看下面這張圖片。
火焰不同形狀的間接原因
上圖中的火焰形狀分別呈現出了「淚滴形」和「球形」，左邊的情況是在有引力的作用下形成的，也是我們大家熟悉的火焰，而右邊的形狀是在國際空間站的失重環境下形成的。它們為什麼會表現出不同的形狀呢？相信你肯定聽過下面的解釋。
在地球上，我們常會聽說這樣的真理：冷空氣下降，熱空氣上升，事實確實是這樣的。在火焰附近的空氣被加熱以後，由於密度的減小就會上升，上升的熱空氣就會造成局部區域的壓力降低，而離火焰稍微遠的冷空氣就會下降並且補充到壓力低的區域，然後再次被加熱上升，循環往復。從冷熱空氣的對流，我們就能知道，上升的熱空氣會把火焰帶上去，形成「淚滴」的形狀。
而在失重的環境下，火焰表現出球形的原因，根據上文我們也能猜出來是因為火焰周圍的空氣不會發生對流。也就是說，火焰周圍的熱空氣不會上升，稍遠一點的冷空氣也不會下降。
大多數的回答就只解釋到了這裡，確實也解釋清楚了火焰形狀不同的原因，但根本問題、也就是本質原因沒有說清楚。為什麼失重下的空氣就不發生對流呢？蠟燭火焰周圍的熱空氣密度低，為什麼不會上升？其本質原因就在於引力對大氣的分層作用。
下面我們就了解下，引力是如何讓空氣對流的？
根據牛頓的引力方程，我們就能看出引力的作用方式就是對密度更大（質量更大）的物體有著更強的吸引力，而我們地球在形成的過程中，引力就會使得重元素發生沉降，而輕元素就會上升，從地核到地殼，密度也會從大到小排列，地核密度大於地幔，地幔密度大於地殼。
但是地球目前來說，並不是完美的按照這樣的層次分布的，也就是說還有大量的、本應該沉降到底部的元素還處在輕元素的上層，這是因為固態物體的流動性差一點，發生沉降的速度十分緩慢，但每隔一段時間，地球都會趨向於往更完美的結構發展，也就是重元素就會發生沉降，每次沉降的過程就是地震發生的根本原因，而地震的能量來源正是因為萬有引力的作用。
現在再來看下地殼之上，地殼之上的地球組成要麼是海洋，要麼就是大氣，液態物質和氣態物質的流動性較好，在引力的作用下所有分成也趨向於完美的分層！你看，海洋在地殼之上，大氣在海洋之上；在大氣中更重的氣體在最底部，而那些比較輕的氣體，例如：氫氣、氦氣早已經逃逸的外太空了。這就是為什麼地球氦氣如此稀缺的原因，氫氣因為大量存在於水裡，所以製備氫氣很簡單，而氦氣只能通過地球內部重元素的放射性衰變產生。
正是因為引力對大氣的分層作用，也就是對密度較大的氣體有更強的吸引力，對密度較小的氣體有較弱的吸引力。在蠟燭周圍，空氣被加熱以後密度降低，受到的引力減小，周圍的冷空氣由於密度較高，收到的引力較大，就會迅速的沉降擠佔熱空氣的位置，使得熱空氣上升。也就是說，正是因為引力對冷空氣向下力，導致了熱空氣被擠走，讓火焰向上竄動。所以，在地球上火焰的形狀，其本質的原因是向下的引力作用。
如果在國際空間站，由於沒有引力的作用，熱空氣和冷空氣不會感受到任何力的作用，空氣也不會發生分層，蠟燭周圍的熱空氣會一直包圍著火焰，以分子間的熱傳導和熱輻射的形式散發熱量，並不會發生對流。
所以，綜上所述
正是因為地球上引力的存在，才造成了火焰的形狀，而空氣的對流也只是造成火焰形狀的間接原因。下次，你就可以直接告訴其他人，是引力讓火焰往上竄的。是不是顯得更高大上一點了！