Už stovky tisíc let žijí lidé ve společenství ohně a usilují o pochopení jeho chování a ovládnutí jeho síly. Přesto nás tento živel dodnes může překvapit něčím, co jsme ještě neviděli.

Zkoumali využití ohnivého víru - a přišel objev

Mytologie sice hovoří o tajemných plamenech odpradávna, ale věda objevila a prozkoumala modrý vířivý plamen ve tvaru vznášejícího se kruhu teprve před několika lety.

Přispěla k tomu náhoda - vědci právě studovali zvlášť nebezpečný typ plamene, a sice ohnivý vír, jenž se při větších požárech mění v děsivé tornádo, schopné proměnit oheň v katastrofu, protože postupuje s velkou rychlostí a spaluje vše kolem sebe vysokou intenzitou žáru. Právě tyto vlastnosti však vedly k tomu, že se o ohnivých vírech uvažuje také jako o potenciálních zdrojích energie.

Trpasličí planeta Ceres, zobrazená v umělých barvách, které zvýrazňují rozdíly v materiálech jejího povrchu
Trpasličí planeta Ceres ukrývá velké tajemství. Zářivá skvrna je toho důkazem

Při pokusech s ohnivým sloupem se náhle objevilo něco nového - čistý, tančící, jasně modrý záblesk plamene stočeného do kruhu, planoucí tiše a stabilně. Vědci se rozhodli za pomocí simulací vytvořit tento strašidelně krásný plamen znovu - a díky tomu konečně pochopili jeho strukturu.

"Základní otázka, kterou si musíme v teorii spalování v souvislosti s modrým plamenným vírem položit, zní: jaká je jeho struktura?" uvedli vědci ve své práci, která se objevila na stránkách americké Marylandské univerzity. "Teprve, když pochopíme jeho strukturu, můžeme jej zkrotit, upravit nebo vytvořit podle libosti."

Zdroj: Youtube

To, co dělá ohnivé víry tak nebezpečné, je současně důvodem, proč jsou tak atraktivní pro potenciální využití. Viřivost totiž nejenže dodává plameni vyšší účinnost spalování, ale také zpomaluje šíření emisí - což vedlo vědce k úvahám, zda by se plamenný vír nedal používat například k odstraňování ropných skvrn.

Tichý čistý modrý ohnivý přelud

Když se při simulaci vířivého ohnivého sloupu objevil navrch modrý vír ohně, byli výzkumníci zaujati ještě víc. Žlutě totiž plamen hoří kvůli zářícím rozžhaveným částečkám uhlíku, tedy sazím - a saze se vyskytují jenom tam, kde oheň nemá dostatek kyslíku na to, aby veškeré dostupné palivo úplně spálil. Začne-li tedy oheň planout modře nebo fialově, znamená to, že spaluje veškeré dostupné palivo s naprostou účinností.

Snímek NASA zachycující malou část Mawrth Vallis, jednoho z mnoha odtokových kanálů na Marsu, o nich se vědci domnívali, že byly vymlety vodou. Podle nové teorie však šlo o činnost ledovců
Překvapivý objev. Údolí na Marsu nevytvořila voda, zjistili vědci

A bylo více důvodů, proč byl modrý plamenný vířivý kruh tak přitažlivý. Vznikal spontánně, hořel bez vytváření sazí a tvořil jej stabilní vířivý plamen. Po celou dobu své existence planul velmi tiše a stabilně až do spálení veškerého dostupného paliva.

Vědci dokázali zmapovat jeho teplotu a současně zajistit, aby tento plamenný modrý vír zůstal stálý. Jeho struktura však byla pořád záhadou. Tým se proto uchýlil k trojrozměrným numerickým simulacím, s jejichž pomocí začal opětovně vytvářet modrý vířivý plamen ze žlutého ohnivého víru několika přechody v důsledku jeho rozpadu.

Když vědci vylepšili parametry simulací dostatečně na to, aby simulovaný plamen přesně odpovídal skutečnému ohnivému sloupci, ukázalo se, že modrý vír je "ohnivý přelud" - složenina ze tří různých druhů plamenů, které se spojí, aby se staly čtvrtým typem: právě ohnivým modrým vírem.

Bombardér Enola Gay s posádkou. V srpnu 1945 tento stroj svrhl jadernou pumu Little Boy na japonskou Hirošimu
Jaderný útok na Hirošimu: Letoun, který rozséval zkázu, nesl i českou stopu

Spodní část plamene pod viditelným modrým prstencem tvoří bohatá a již namíchaná plamenná směs. Jde o plamen, v němž je už namícháno palivo a oxidační činidlo, přičemž palivo převažuje. Horní část nad prstencem představuje difúzní, rozptýlený plamen, v němž jsou palivo a oxidační činidlo odděleny. Mimo tento plamen pak ještě hraje svou roli slabá plamenná směs, v níž je namícháno více oxidačního činidla než paliva. 

Čtvrtý typ plamene je samotný prstenec. Je to trojitý plamen, v němž se pojí všechny tři plameny. Vědci tento typ označují jako stechiometrický plamen - jde o plamen, v němž jsou oxidační činidlo i palivo namíchány v dokonalém poměru pro úplné spálení. 

Naděje pro lidskou budoucnost

Jak upozorňuje server Science Alert, rozpoznání struktury modrého plamenného víru představuje základ pro jeho možné využití - a třebaže je cesta k tomuto cíli ještě dlouhá, jeho potenciál je obrovský.

Spalování fosilních paliv vytváří obrovské množství škodlivých emisí, přesto však představuje pro mnoho vlád stále základní energetický zdroj, od nějž se bojí přejít k čistším formám získávání energie. Schopnost využívat pro spalování modré vířivé plameny by mohla tento přechod usnadnit. 

Joseph Kittinger před gondolou Excelsior
Čtyři minuty a 36 vteřin dlouhý volný pád. Viděl to, o čem Gagarin teprve snil

Stále však zbývá řada problémů k vyřešení - například to, jak vytvořit modrý plamenný vír bez použití nebezpečného a škodlivého tornáda žlutého ohně. 

"Může být modrý vířivý plamen vytvořen za kontrolovaných podmínek přímo a bez toho, že by prošel ohnivým vírem? Dokážeme uhlídat jeho velikost? Zvládneme ji zvětšit či zmenšit? Budeme umět vytvořit více modrých vířivých plamenů a koordinovat jejich činnost za společným cílem? Mohly by být součástí spalovacího zařízení nebo pohonné jednotky?" nadnesl vědecký tým některé otázky, jimž se chce dále věnovat.

Současná studie, který zveřejnil titul Science Advance, představuje první krok: nástroj, který lze použít jak ke zkoumání a testování nového jevu, a popis jeho použití pro odhalení struktury modrého plamenného víru.