불꽃은 왜 위로 뻗어 올라갈까요?
답의 열쇠는 중력이에요.불꽃이 위로 뻗는 것은 타서 뜨거워진 기체가 주변 공기보다 가벼워져, 중력이 있는 지상에서는 위로 올라가기 때문이에요. 그 자리로 아래에서 새로운 공기가 흘러 들어오면서 불꽃은 위를 향한 물방울 모양이 돼요. 중력을 거의 느끼지 않는 우주선 안에서는 이런 흐름이 생기지 않아서 불꽃이 둥글어져요.
뜨거운 기체는 가벼워진다
물건이 타면 불꽃과 그 주변의 기체는 아주 뜨거워져요. NASA에 따르면 불꽃의 온도는 약 2300켈빈(약 2000℃), 주변 공기는 약 300켈빈(약 27℃)이고, 뜨거운 기체의 밀도(같은 부피당 무게)는 주변 공기의 약 8분의 1이 돼요. 가벼워진 기체는 중력에 끌리는 차갑고 무거운 공기에 밀려 올라가듯이 위로 올라가요. 이 위쪽으로 향하는 힘을 부력이라고 해요.
아래에서 새 공기가 들어온다
뜨거운 기체가 올라가면 그 아래로 주변의 찬 공기가 흘러 들어와요. NASA는 촛불의 모양이 가볍고 따뜻한 공기가 올라가고 아래에서 찬 공기가 자리를 바꾸어 들어오면서 생긴다고 설명해요. 이 위쪽 흐름에 끌려서 불꽃은 위로 길쭉한 물방울 모양이 돼요. 불꽃이 하늘하늘 흔들리는 것도 이 흐름이 흐트러지기 때문이에요.
불꽃 끝이 노란 이유
촛불 끝이 노랗고 밝은 것은 그을음(다 타지 않은 작은 탄소 알갱이)이 열 때문에 빛나기 때문이에요. NASA에 따르면 지상에서는 위쪽 흐름이 그을음을 불꽃 끝으로 옮기기 때문에 끝부분이 노랗게 보여요.
우주에서는 불꽃이 둥글어진다
우주 정거장처럼 중력을 거의 느끼지 않는 환경(미소 중력)에서는 뜨거운 기체가 올라가는 흐름이 생기지 않아요. 우주 왕복선 등에서 한 실험에서는 촛불이 공이나 반구에 가까운 둥근 모양이 되고, 그을음이 적은 파란 불꽃이 된다는 것이 확인되었어요. 이때 산소는 천천히 퍼지는 '확산'이라는 움직임으로 불꽃에 닿아요.
더 알고 싶다면
- NASA가 소개한 우주 왕복선 실험 결과에서는, 공간이 충분히 넓으면 초는 미소 중력에서도 계속 탈 수 있다고 결론지었어요.
- 가스를 뿜어내며 태우는 종류의 불꽃은 미소 중력에서 지상보다 키가 크고 폭도 넓어지며, 그을음이 5~8배 많아진다는 결과도 나왔어요.
- NASA는 중력이 지구의 약 6분의 1인 달 표면에서 물건이 타는 방식을 조사하는 실험(FM2)에도 힘쓰고 있어요.
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불꽃은 왜 위로 뻗어 오를까요?
정답 보기
- 뜨거운 기체가 가벼워져 올라가서
- 불은 원래 위로 가는 성질이 있어서
- 연기가 위로 끌어당겨서
뜨거운 기체가 가벼워져 올라가서 타면서 뜨거워진 기체는 주변 공기보다 가벼워서 중력이 있는 땅 위에서는 위로 올라가요. 우주선 안에서는 불꽃이 둥글어져요.
타면서 뜨거워진 기체는 주변 공기보다 가벼워서 중력이 있는 땅 위에서는 위로 올라가요. 우주선 안에서는 불꽃이 둥글어져요.
다음 퀴즈 ›참고 자료
- Candle Flame – 1g vs MicrogravityNASA (영어)
- Why NASA is studying flames in spaceNASA Science (영어)
- Combustion ScienceNASA Glenn Research Center (영어)
- Candle Flames in Microgravity: USML-1 Results - 1 Year LaterNASA Technical Reports Server (영어)
이 글은 2026-10-03 기준으로 위 자료를 확인하고 썼습니다. 연구가 진행되면 설명이 바뀔 수도 있습니다. 사진 출처는 각 사진 아래에 있습니다.
