Це замкнений цикл конвекції. Тепло від основи нагріває віск, він розширюється і стає трохи менш щільним за навколишню рідину. Підйомна сила виштовхує краплю вгору. Біля холодного верху вона втрачає тепло, стискається, важчає — і сила тяжіння тягне її вниз. Цикл повторюється нескінченно, поки є джерело тепла.

Кожна крапля — це точка у просторі з невидимим полем потенціалу, що спадає як 1/відстань². GLSL-шейдер підсумовує внески всіх активних крапель для кожного пікселя. Там, де сума перевищує поріг 1,0 — піксель малюється як віск; нижче порогу — прозора рідина. Коли дві краплі зближуються, їхнє сумарне поле легко перевищує поріг між ними, утворюючи плавну «шийку» — і краплі зливаються в одну, як у справжній лампі.

Увімкнення Нагріву множить ефективну швидкість потоку на 2,5×, імітуючи роботу лампи при підвищеній температурі. У реальних лампах додаткове тепло ще більше знижує густину воску та скорочує час кожного циклу. Краплі починають рухатись набагато швидше, а тепле світіння у основі стає яскравішим. Вимкніть Нагрів, щоб повернутись до спокійного режиму.

Встановіть Кількість крапель на 10–12, збільшіть Розмір крапель до 1,5–2,0 і сповільніть Швидкість потоку до 0,3–0,5. Більший радіус означає, що поля крапель легше перекриваються, а менша швидкість дає їм час зійтися перед розлученням. Можна також ненадовго вмикнути Нагрів, щоб скупчити краплі у верхній частині, а потім вимкнути його й спостерігати за повільним опусканням та злиттям.

Симуляція якісно відтворює ключову фізику: теплова конвекція керує вертикальним циклюванням, а математика метакуль правильно моделює плавне злиття, схоже на поверхневий натяг. Проте періоди, амплітуди та радіуси підібрані вручну, а не виведені з рівнянь гідродинаміки, тому хронометраж є художнім наближенням. Точна модель вимагала б розв'язання рівнянь Нав'є–Стокса з температурно-залежною в'язкістю — це виходить за межі можливостей браузерного рендерингу в реальному часі.

Точна формула є комерційною таємницею, але зазвичай: віск — це суміш парафінового воску й тетрахлориду вуглецю (або подібної щільної добавки), підібраної так, щоб відповідати густині рідини за середньої температури. Рідина — це вода зі змочувачами та змішуваними розчинниками (поліетиленгліколь, етанол). Барвники забарвлюють обидві фази. Критичний баланс густин чутливий до температури, тому лавовим лампам потрібно 30–60 хвилин, щоб належно розігрітися.

Принцип Архімеда стверджує, що занурене тіло відчуває виштовхувальну силу, яка дорівнює вазі витісненої рідини. Якщо віск менш щільний за навколишню рідину, виштовхувальна сила перевищує вагу воску, і він спливає. Якщо щільніший — тоне. Лавова лампа працює, термічно перемикаючи густину воску через критичну точку, де вона дорівнює густині рідини.

Лавова лампа — це нелінійна динамічна система: невеликі відмінності у формі краплі, положенні чи температурі призводять до розбіжних траєкторій з часом, тому точна послідовність рухів крапель практично непередбачувана, попри те що керується детермінованою фізикою (конвекція, гідродинаміка, теплопередача). Ця чутливість до початкових умов є ознакою детермінованого хаосу, що робить візерунки нескінченно різноманітними.

Лавова лампа демонструє: принцип плавучості Архімеда, теплове розширення і зміну густини, конвекцію Релея–Бенара (циркуляцію рідини, зумовлену нагрівом знизу), ефекти поверхневого натягу під час формування та злиття крапель, в'язкий опір (повільний рух крапель у в'язкій рідині) та перехід між стабільною і нестабільною густинною стратифікацією. Це чудова настільна модель мантійної конвекції, конвективних зон зірок і погодних систем.