第一节火界探秘——火焰的本质
火，与我们的生活密切相关。在日常生活中，我们常常会看到各种各样的火焰。例如蜡火、炉火、烟火等。那么，火焰到底是什么呢？
准确地说，火焰应该是一种状态或现象，是可燃物与助燃物发生氧化反应时释放光和热量的现象。
通常情况下，火焰分为三部分，焰心、中焰和外焰。火焰温度是由内向外依次不断增高的。
火焰中心，也称起始平面，它到火焰外焰边界的范围内是气态可燃物或者是气化了的可燃物，它们正在和助燃物发生剧烈或比较剧烈的氧化反应。
在气态分子结合这一过程中，能够释放出频率不同的能量波，因此会在介质中发出颜色各不相同的光。
有人常常会这样认为，只有在高温条件下，才能产生火焰。事实上，这一说法并不正确。因为火焰并非都是高温等离子态，在低温下仍然可以产生火焰。
例如，在空气中刚刚点燃的火柴，其火焰内部就是火柴头上的氯酸钾分解放出的硫，在高温下离解成为气态硫分子，与空气中的氧气分子剧烈反应而放出光。外焰反应剧烈，故温度高。
从其本质上来说，火焰是能量的梯度场。伴随燃烧的过程中，其残留物可以反射可见光，与能量密度并没有关系。
从科学的角度来说，我们也可以将火焰认为是一种混合气体的固体小颗粒。由于它是一种混合体，如果将它说成固体或气体都不合理。固体小颗粒与空气中的氧气发生反应，由于受到高温或者其他因素的影响，能够以光的方式将能量释放出来。当物质变为气态后，若继续从外界获取能量，当达到一定程度时，它的粒子又可以再次分裂为带负电的电子和带正电的离子，也就是原子或分子发生了电离现象。
电离后，带电粒子的浓度一般都超过一定数量（大约需千分之一以上）。在这种情况下，虽然气体仍然接近于平常的流体，但中性粒子的作用不再是首要的，而带电粒子的作用则成为最重要的，整个物质的性质也更新了。
这样部分或整体电离的气体，自由电子和正离子所带的正、负电荷量是相等的。由于整体呈现出电中性，电磁场便会对其行为产生影响，通常被称为“等离子体”。此外，由于物质的固、液、气三态同属“聚集态”，若从聚集态的顺序来看，通常会把“等离子态”称物质的第四态。
日常生活中，我们接触到的等离子体现象其实很多。例如光彩夺目的霓虹灯、电焊产生的火花、常见的闪电、火焰等，这些都是等离子体发光的表现。此外，地球大气上层的电离层同样也是由等离子体形成的。与人类息息相关的太阳，同样也是一个大型的等离子体球。
地球上物质的等离子态，说起来也是特殊的。然而，如果按质量来估算整个宇宙中的物质，其中有90％以上的物质是等离子态的。
事实上，等离子体服从气体遵循的规律。不过，若与常态气体比起来的话，还有很多独特的性质：粒子在无规则的热运动之外，能够产生某些类型的“集体”运动，而且是电和热的良导体。另外，等离子体中带电粒子的电磁作用，在一些特定的情况下，也能使等离子体本身像液体一样，在强磁场的作用下，凝集成各种形状，它的边界清晰可见。正因为此，在研究等离子体的相关问题时，通常会把它当做一种能传导电流、可以流动的连续介质，即导电流体。
该导电流体的运动和行为，利用磁场对其进行控制，将这一现象称之为“磁流体”。
我们平时看到的蜡烛火焰，大多数是泪状的，其实是由热量引起的空气流上升所致。蜡烛火焰周围存在着平稳流动的空气流，而且将它聚拢成一点。在这里，我们就必须提到本生灯，也就是实验室常用的一种高温加热工具。其火焰形状是由空气流和燃气流二者共同控制的。本生灯未点燃时，如果燃气未与空气混合在一起，灯的火焰就是不规则的，如同一条在微风中舞动的黄带子。若空气先与燃气混合起来的话，火焰的温度就相对要高，而且其形状也较规则，看上去是带点蓝色的圆锥形火焰。这一事实，能够证明火焰的形状与重力有关系。
综上所述，火焰内部是由气态分子组成的，它们不停地被激发，不停地游动，寻找进行反应的“伙伴”。在这一过程中，释放光和能量，我们也就看到了火焰。
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被雷击的尸体为何有烧伤？
我们常常会发现被雷击而死亡的动物或人的遗体都有烧伤的症状，这是为什么呢？
事实上，火是物质分子分裂后重组到低能分子中分离、碰撞、结合时释放的能量。高温高压，能够使火内粒子高速运动起来。雷击能够电离，高速碰撞同样也能电离，如此看来，火也是电离气体，即等离子气体。所以，被雷击后的动物或人的尸体都会出现烧伤的症状。
第二节高高在上——火焰为什么总是向上
事实上，火焰向上是空气流动引起的。当物体燃烧时，火焰把四周的空气加热。由于热空气的密度比冷空气小又比冷空气轻，因此热空气上升冷空气就过来补充。随着空气的上升，火焰就被气流带向上方。
在自然界和我们的日常生活中，人们都可以观察到，燃烧着的火焰总是向上的。比如点燃的蜡烛，熊熊燃烧的篝火，等等。在古代，当人们没有明白火焰向上的科学道理时，常常把它与鬼怪和迷信联系在一起。
实际上，火焰向上是空气流动引起的结果。当蜡烛被点燃以后，火焰热空气被加热，由于热空气的密度比冷空气小一些，因此热空气就会上升，而周围其他部分的冷空气就会流过来补充。随着空气的上升流动，火焰就被空气带向上方。在点燃一堆篝火时，大量热空气上升，四周冷空气迅速流过来补充，从而造成篝火向上的景象。
但是，有时燃烧的火焰又会忽左忽右飘忽不定，这同样是空气玩的“把戏”，与任何鬼怪没有关系。一般情况下，当火焰四周“风平浪静”时，火焰是十分稳定的。温度相应高一些，火苗也上升得比较高。然而，实际情况是，室外的气流受各种因素的影响，总会出现一些紊乱的次序，从而使火焰在空气中变得“无所适从”，显示出摇曳不停的现象。
第三节赴汤蹈火——火上的舞者不怕火吗？
在火上跳舞这一情景，相信每个人并不陌生，即使没有亲眼目睹，也从电视或其他地方看到过。我们在看的同时，脑子里也许会这样想：难道他们就不怕火吗？事实上，这里面也是有学问的。
每当夜幕降临，村旁就会燃起篝火。当篝火成为一堆赤色炭火时，人们就会将炭火向四周扒开，露出珍珠般的炭粒，然后将它们完整而厚实地铺在地面上。当火焰的火舌完全消失时，乐队便会奏起美妙的音乐，围坐在篝火周围的人，便跟着乐曲的节拍鼓掌。这时，跑过来一群男女舞蹈者，光着脚丫子奔向火焰“地毯”。他们在炭火上尽情地手舞足蹈，嘴里还哼着小调。
看的人，都会担心蹈火者赤脚踏在炭火上，会灼伤脚掌皮肤，事实上，这种担心根本没有必要。
按照热传导公式来计算，把炭烧的温度看成是600摄氏度。一般情况下，皮肤的热活动量为1500个单位，人的正常体温为37摄氏度。由此看来，脚掌皮肤的温度也只升高了35摄氏度，换言之，脚掌皮肤的温度为72摄氏度。与赤热炭火的温度——600摄氏度比起来，这一温度显然是微不足道的。不过值得注意的是，脚掌皮肤温度升高35摄氏度，对于一个人来说也不好受，而且脚底的皮肤还可能出现灼伤、红肿的症状。
通常情况下，火上舞者是不会受伤的，这是由于他们训练有素。其一，舞蹈者在长期锻炼的过程中，脚掌上就会结一层厚厚的老茧皮，这样的话，跳舞时好像穿了一双薄底鞋，起到保护脚掌的作用。其二，提前做了充分的准备，那些木炭都经过加工，被敲碎成豆粒状，能够减少热活动量，脚掌温度也不至于升高太快。不仅如此，还要特别注意，如果木炭中夹杂一些热活动量大的物体，例如石块、铁钉等，应该去除掉，以免灼伤脚掌皮肤。
第四节奥运“先行者”——奥运圣火
自古以来，火一直是人类文明的重要源动力，同时也是先民心中的圣物。火炬传递作为运动会必不可少的重要环节，至今已有2700多年的历史。传说，古希腊的奥林匹亚山是神仙生活的场所。火神普罗米修斯为人类盗取火种，当地人为了纪念他，每隔四年都要在祭台前举行一次祭祀仪式。
早期，人们在举办奥林匹克运动会时，就已经有了点燃圣火这一仪式。这一仪式，起源于古希腊人上天盗取火种的神话。按照宗教的仪式，首先在奥林匹亚宙斯神像前点燃火种。然后，拿着火炬跑遍各个城邦，将奥运会即将开始的信息传达出去。在此期间，各城邦不得继续进行战争，应该全方面投入，准备参加奥运会。由此看来，火炬象征着和平、友谊、光明等意义。
按照奥运会的传统习俗来看，在开幕前一天，火炬就应该抵达主办城市。在开幕式当天，将火炬点燃。当火炬抵达主办城市时，不得违反奥林匹克的礼制仪式，同时也不能作为广告进行宣传。然而，在奥林匹克火炬传递过程中，各主办国可以在最后一段路程中，安排几个具有代表性与特色的人物，在观众的狂欢声中高举火炬，绕场一圈，然后跑上圣火台，将圣火点燃。而且，圣火必须位于主会场最显眼的地方，尽量让会场外的人也能看到。此外，在奥运会举行期间，圣火是不可以熄灭的。因为一旦圣火熄灭，就意味着奥运会的正式结束。
奥运圣火的历史，可以分为以下几个阶段。
（1）1936年柏林奥运会，奥运火炬于柏林第一次点燃。
1936年7月20日，奥林匹亚举行了隆重的火炬点燃仪式。12名身穿希腊民族服装的少女，在伴奏声中将首支火炬点燃了。在此期间，国际奥委会前主席顾拜旦亲自来到会场，发表了演讲。随后，每人手持火炬跑1千米的火炬接力便正式开始了。火炬传递抵达各城市，先后为希腊、保加利亚、南斯拉夫、匈牙利、奥地利、捷克斯洛伐克。
8月1日凌晨，火炬抵达柏林。奥林匹亚——柏林运动场，全长3075千米，参加接力的人数共有3075人。自本届奥运会开始，点燃奥林匹克火炬成为历届奥运会开幕式必不可少的仪式之一。
纳粹元凶希特勒于8月1日在开幕仪式上，宣布本届奥运会开幕。奥运圣火是由德国田径运动员弗里茨·希尔根点燃的，然而，代表运动员宣誓的则是另一位东道主运动员——鲁道夫·伊斯迈尔。
在奥运历史上，虽然柏林奥运会只是希特勒宣扬纳粹主义的一种工具，是奥林匹克历史上为数极少的几个污点之一，但正是由于希特勒在柏林奥运会上发明了圣火传递，人们才第一次看到奥运圣火的点燃。此外，也正是因为这一届奥运会，才开始了奥运圣火的传递之旅。
（2）1956年墨尔本奥运会，圣火首次照亮南半球。
1949年，投票选举第16届奥运会的主办地点。墨尔本得到主办权，仅以一票优势险胜布宜诺斯艾利斯。这是奥林匹克运动会首次落户世界第五大洲——大洋洲。
然而，无论在赛前还是比赛中，这届墨尔本奥运会自始至终受到了各种事端的影响，是奥运史上麻烦最多的一届奥运会。
1956年11月22日，在澳大利亚首都墨尔本召开了第16届奥林匹克运动会，这是首次由南半球的国家来承办的一届奥运会。
其中记忆最深刻的是民主德国和联邦德国联合参赛，他们在《欢乐颂》的伴奏下，使用有五环标志的黑、红、黄三色旗为团旗共同进入会场。
这届奥运会，也是奥运圣火首次在南半球点亮。它照亮了整个南半球，也照亮了全人类和平、友谊、光明的美好愿望。
（3）1964年东京奥运会，第一次在亚洲点燃火炬。
1936年，日本东京取得了1940年奥运会主办权。
然而，由于那时日本已发动侵华战争，不得不放弃举办。战后，日本迅速复原。
1954年，日本再次尝试申办1960年奥运会，却被意大利罗马击败。
1958年，又一次申办1964年奥运会，最后成功获得举办权，成为亚洲第一个举办奥运会的国家。
之后，日本政府投资多达30亿美元，用来兴建运动场馆及相关配套设备。例如交通设施、供水系统等。
