意大利的埃特纳火山可能是世界上最爱抽烟的火山。在2024年的4月5日，它又吐了一整天的烟圈。

  埃特纳火山会时不时表演一下这个绝活，它产生的烟圈比世界上任何同类都要多；最近它吐得尤其开心，一小时就能喷出几十个。这些烟圈白净漂亮，在空中一边漂移一边翻卷，与人们印象中“火山灰遮天蔽日”的景象大相径庭。

  五十万年前，一股岩浆从海底喷涌而出，它们在海水中翻滚、冷却、叠加，埃特纳火山便从这小小的熔岩堆开始生长，最终形成了三千多米高的庞大身躯。罗马神话中，这座山下住着火与锻造之神伏尔甘（Vulcan），他的铁匠铺里每天火花四溅，一打就是几千年。

  在高达1200℃的玄武岩浆里开一家铁匠铺的可能性实在太小；要喷出如此这么大烟圈，也需要一张人类不可能具有的大嘴。但它们是怎么来的呢？

  仔细查看过“烟圈”的形状和颜色后，地质学家发现这些像巨型水母一样在空中飘啊飘的“烟圈”其实相当干净，主要成分是水蒸气，而不是脏兮兮的烟灰。

  地质学家们又细细盘点了全球各个活火山口的热成像仪数据，发现这些“烟圈”刚形成时的温度和岩浆表面几乎一致，一旦上升又会迅速变冷，说明它们是从岩浆中产生的。

  但这些还远远不足说明“烟圈”是怎么形成的。直到柏林工业大学的研究人员瞥见了一篇1976年的论文，上面写着“火山口喷发气体的噪音和喷气式飞机的噪音非常相似”。

  新思路一下子就被打开了：声音相似，那原理是否也相似呢？他们用麦克风记录了火山口气体喷发的次声波特征，判定了“烟圈”的真身：涡环。

  顾名思义，涡环就是打着涡的环，仅仅是环自己在转动。这也说明火山涡环和老烟民吐出的圈圈，在原理上半斤八两。

  火山涡环形成的两个条件是：不那么黏稠的岩浆，以及一个相当圆的火山口。完美合乎条件的火山并不多。

  埃特纳火山在近几个世纪以来喷发的都是安山岩和玄武岩岩浆，这类岩浆只含有50~60%的二氧化硅，比较易于流动，因此各种小气泡可以像潜水艇一样在其中浮动，最终合并成一个大气泡。

  这个大气泡会慢慢上升，抵达被堵塞的火山口，加压，再加压，最终“砰”地一下炸开。

  接下来的关键就是圆形的火山口了：岩壁会在边缘“搓”一下这团气体，手法有点像早点摊上搓一个面圈。如果火山口的形状够圆，它就能搓出一个以1.5倍音速翻滚的完美白色涡环。

  这些涡环可能代表着喷发的迹象——根据当地人的经验之谈，在连续的涡环喷发后，往往会有一次很壮观的火山爆发。这个小技巧并不准确，有时火山口就像是一杯逐渐放凉的咖啡，最终只会将白雾慢慢散去。

  流体力学家陆士嘉教授曾说过：“流体不经搓，一搓就出涡”。涡环不止出现在火山口，不论是气体还是液体，只要有合适的条件，就能创造出涡环。

  人们曾经多次观察到海豚吐圈圈，最初以为这是捕食水母的专用技巧。经过持久的观察后，人们终于确定了另一个用途：吹着玩。有些海豚甚至会连续吹两个涡环让它们交替前进。

  植物界利用涡环的优秀代表则是蒲公英，它可以靠绒毛在正上方形成小小的涡环，用微弱的气流让自己远走高飞。

  相比之下，人类在利用涡环时就没那么和谐。我们还没能琢磨清楚涡环背后的物理规律，就创造出了简单粗暴的经典应用：空气炮。

  捷克的电视节目《自然奇观》曾经制作过一款“雷声大雨点小”的空气炮，在百米开外也能击倒纸箱。与冲击力相比，它巨大的噪音貌似更有杀伤力。美国曾经用类似的空气炮来阻止冰雹雨云的形成，但同样因为噪音太大，容易被附近的居民投诉，因此很少被实际投入到正常的使用中。核弹蘑菇云也是一种涡环，只不过它并非横向飞行，而是向上翻滚。

  得益于涡环一边旋转一边前进的特性，空气炮的射程和威力都很强，于是人们想到了利用它来搞清洁。在发电厂和垃圾焚烧厂，运送煤炭的管道经常会发生粘连和堵塞，水洗要停工，人力更费时。如果时不时来一发空气炮，就能把灰尘和堵塞的煤渣吹走，省心省力。

  将矿泉水瓶剪开，在剪口处蒙一层气球皮，将烟小心翼翼地灌进瓶中，接下来只要轻轻拍打气球皮，就能看到飞出的烟圈了。

  还有一个手工含量为零的办法：找一个柔软的矿泉水瓶，将瓶盖拧松，再用力拧瓶身，直到拧不动为止。最后，用大拇指快速将瓶盖旋开。如果顺利的话，你能够正常的看到瓶盖迅速飞出，水蒸气也会因为突然的压强变化而变成肉眼可见的白雾。这种办法看不见涡环，当个廉价版的空气炮倒是绰绰有余。

  或许我们很难直观地将这一团模糊的水雾与喷气发动机联系起来，就像海豚没办法理解它吐着玩的气泡圈和的云尘有着相同的成因。

  当瓶盖飞出时，它与遥远的埃特纳火山有了一瞬的重合：相同的规律可以驱动瓶盖，也能让火山弹一飞冲天。我们大家可以利用涡环创造出空气炮，也能够最终靠研究它让飞机更稳当。