Savu tanssii ilmassa! Sumukone paljastaa ”näkyvän ilmatykin” tieteen
Täällä tiedevalmentaja Kuwako Ken. Jokainen päivä on täynnä kokeita.
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radion muodossa!】
Savun taikaa ja tieteen voimaa! Jättimäinen ilmavortex fogikoneella
Kun kuulet sanan ”ilmakanuuna”, mitä sinulle tulee mieleen? Ehkä manga- tai animekohtaus, jossa näkymätön ilman isku sinkoutuu valtavalla voimalla eteenpäin. Mutta entä jos tuon ilmamassan voisi oikeasti nähdä? Entä jos se pyörisi ilmassa kuin elävä olento, muodostaen täydellisen renkaan, joka leijuu kauas eteenpäin?
Tällä kertaa teimme juuri sen mahdolliseksi. Rakensimme tavallisesta pahvista valtavan ilmakanuunan ja täytimme sen ilman sijasta fogikoneen tuottamalla savulla. Lopputulos oli kuin tieteiselokuvasta.
Kun valkoinen savurengas syöksyi pahvilaatikosta ulos ja alkoi pyöriä ilmassa täydellisenä vortex-renkaana, näky tuntui lähes taikuudelta. Mutta kaiken tämän taustalla piilee oikea fysiikka. Miksi savurengas pysyy kasassa? Mikä saa sen lentämään pitkälle hajoamatta? Ja miten tavallisista aineista voidaan tehdä näyttävä fogineste kotona? Puretaan ilmiö pala palalta auki.
Pahvista rakennettu jätti-ilmakanuuna – tuli!
Kokeen tähti oli itse rakennettu ilmakanuuna. Käytimme suurta pahvilaatikkoa, jonka sisään pumpattiin runsaasti savua fogikoneella. Kun laatikon kylkeä painettiin voimalla sisäänpäin…
…ilmasta syntyi valtava pyörivä rengas, joka ui huoneen halki kuin elävä olento. Savuvortexin liike on hypnotisoivan kaunis. Tätä täytyy melkein nähdä omin silmin uskoakseen. Katso ensin video kokeesta!
Mikä oikein on vortex-rengas?
Ilmakanuunasta lähtevä rengasmainen ilmamassa tunnetaan nimellä vortex-rengas eli pyörrekehä. Se pysyy koossa siksi, että ilma pyörii donitsin muotoisesti ympäri itseään.
Renkaan sisäpuolella ilma liikkuu eteenpäin, ulkoreunalla taaksepäin, ja koko rakenne pyörii kuin auton rengas. Juuri tämä pyöriminen vakauttaa renkaan muodon ja samalla työntää sitä eteenpäin.
Mielenkiintoista kyllä, sama ajatus löytyy myös bumerangista.
・Pyöriminen tekee liikkeestä vakaan
・Pyöriminen synnyttää vuorovaikutuksen ympäröivän ilman kanssa
Nämä kaksi ominaisuutta yhdistävät vortex-renkaat ja bumerangit. Jos pyöriminen loppuu, myös rengas hajoaa nopeasti.
Erona on kuitenkin se, että bumerangissa pyörii kiinteä kappale, kun taas vortex-renkaassa pyörii itse neste tai kaasu. Tässä tullaankin fluididynamiikan maailmaan.
Vortex-renkaita hallitsee ilmiö nimeltä pyörteisyyden säilyminen. Kun pyörre syntyy nesteeseen tai kaasuun, se ei ideaalitilanteessa katoa itsestään. Tätä kutsutaan Helmholtzin pyörreteoreemaksi, joka oli yksi 1800-luvun suurista fysiikan löydöistä.
Vortex-rengas ja hitausmomentti – sama fysiikka kuin taitoluistelijalla
Fluididynamiikassa vastaan tulee myös käsite kulmaliikemäärän säilyminen. Savurengas ei ole vain pyörivä ilmamassa – koko renkaalla on oma hitausmomenttinsa.
Kun ulkopuolinen voima ei häiritse liikettä, kulmaliikemäärä säilyy. Tämä auttaa vortex-rengasta säilyttämään muotonsa pitkänkin matkan ajan.
Jos rengas leviää suuremmaksi, pyöriminen hidastuu. Jos se supistuu, pyöriminen nopeutuu. Täsmälleen sama tapahtuu taitoluistelijalle: kädet levällään pyöriminen hidastuu, kädet lähelle vartaloa vedettynä vauhti kiihtyy.
Itse asiassa sekä bumerangi että vortex-rengas perustuvat pohjimmiltaan samaan sääntöön: pyörivä järjestelmä haluaa jatkaa pyörimistä.
Sama fysiikan laki hallitsee niin lentävää bumerangia, savurenkaita, maapallon pyörimistä kuin kokonaisia galaksejakin. Mittakaava muuttuu, mutta luonnonlait pysyvät samoina. Juuri siinä piilee tieteen hienous.
Fogikoneen salaisuus
Jotta ilmakanuuna näkyisi, tarvitaan savua – ja siihen fogikone on täydellinen työkalu. Käytimme kokeessa malleja ”Fog Machine 500W” ja ”Fog Machine 400W”.
Fogikoneita saa noin 5000 jenillä, mutta kaikkein hauskinta on se, että savunesteen voi valmistaa itse kotona.
Tarvitset vain:
5 mL glyseriiniä ja 5 mL puhdasta vettä suhteessa 1:1.
Glyseriiniä myydään esimerkiksi apteekeissa ja kosmetiikkatuotteiden yhteydessä.
Glyseriini on väritön, hieman siirappimainen alkoholi, joka sitoo tehokkaasti kosteutta ilmasta. Sitä käytetään jopa elintarvikkeissa, joten aine on suhteellisen turvallinen käsitellä. Puhdistettu vesi tai tislattu vesi toimii seoksessa hyvin.
Kokeissamme jo pieni määrä nestettä riitti tuottamaan valtavan määrän savua.
Miksi fogikone tekee savua? Kyseessä on oikeastaan keinotekoinen pilvi
Mutta miksi glyseriinin ja veden seos muuttuu näyttäväksi savuksi?
Kaikki perustuu olomuodon muutokseen ja pienten hiukkasten ympärille tapahtuvaan tiivistymiseen.
Fogikone pumppaa nesteen korkeassa paineessa kuumaan lämmönvaihtimeen, jossa se kuumenee hetkessä höyrystymispisteeseen. Kun ylikuumentunut neste purkautuu ulos suuttimesta, paine romahtaa nopeasti.
Tuloksena syntyy valtava määrä vesihöyryä.
Kun tämä kuuma höyry kohtaa viileän ilman, se tiivistyy pieniksi nestepisaroiksi, jotka näkyvät meille ”savuna”.
Tarkemmin sanottuna ilman pölyhiukkaset ja glyseriinimolekyylit toimivat tiivistymisytiminä, joiden ympärille vesihöyry kerääntyy.
Toisin sanoen:
Fogikone ei oikeastaan tee savua – se tekee keinotekoisen pilven.
Täsmälleen samalla tavalla syntyvät myös taivaan pilvet.
Huolto on tärkeää
Fogikone tarvitsee käytön jälkeen puhdistuksen, muuten glyseriini voi tukkia laitteen sisäosat.
Kun käyttö on ohi, tyhjennä jäljellä oleva neste ja lisää koneeseen:
5 mL etikkahappoa ja 40 mL vettä.
Anna koneen käydä hetki tällä seoksella, jotta putkistoon jäänyt glyseriini huuhtoutuu pois. Hyvä huolto pidentää koneen käyttöikää huomattavasti.
Kannattaa myös muistaa, että fogisavu jää ilmaan yllättävän pitkäksi aikaa. Suuressa määrässä näkyvyys voi heiketä lähes palohälytyksen tasolle asti.
Jos käytät fogia paljon sisätiloissa, huolehdi hyvästä ilmanvaihdosta ja turvallisuudesta.
Tämä koe näyttää hienosti, kuinka tavallisista materiaaleista voi syntyä hämmästyttävän näyttäviä tiedeilmiöitä. Savurenkaan sisällä piilee kulmaliikemäärän säilyminen, ja fogisavussa elää kokonainen keinotekoisen pilven fysiikka.
Tiede ei ole vain oppikirjoissa – se leijuu ympärillämme joka päivä.
Yhteystiedot ja yhteistyöpyynnöt
Tieteen ihmeet lähemmäs arkea! Sivustolta löydät hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita ja selkeitä vinkkejä niiden toteuttamiseen. Tutustu rohkeasti lisää!
・Tietoa ylläpitäjästä Kuwako Kenistä täältä
・Yhteistyöpyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedeshow’t, TV-konsultointi jne.) täältä
・Uusimmat artikkelit löytyvät myös X:stä!
Tieteen ideakanava julkaisee jatkuvasti uusia kokeiluvideoita!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
