Почему огонь часто удаётся погасить, засыпав горящий предмет песком? почему песок не используют при тушении на большой площади?

1. Только одно объяснение: в центре шариков каким-то образом (неважно, каким!) имеется область повышенной плотности, много меньшая, чем размер шариков.
2. Вот так и объяснил.
Это знаменитый опыт Резерфорда (вообще-то сам эксперимент его ученики провели, Мардсен и Гейгер. Но идея и объяснение — его!). Бомбардировка тончайшей золотой фольги α-частицами. 1909 год.
А двумя годами позднее Резерфорд сформулировал планетарную модель атома (на основании этих экспериментов).
Согласно этой теории атом состоит из массивного положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него на громадном (по сравнению с размером ядра) расстоянии электронов. 
Потом уже Нильс Бор теорию Резерфорда слегка подправил... 

Налейте в стакан воды (эффект будет лучше, если вода будет дистиллированная, но подойдёт и обычная), поставьте стакан в кастрюлю, также наполненную тёплой водой (50-60 градусов по Цельсию, не больше);Теперь насыпьте в стакан пищевой соли, помешайте и оставьте так минут на пять-семь. Стакан, само собой, нагреется, а соль, в свою очередь, растворится;Воду в кастрюле можно немного подогреть, в стакан добавить ещё соли и перемешать;Повторяйте предыдущий шаг до тех пор, пока соль уже не будет в состоянии растворяться. Вы заметите, что она будет оседать на дно используемого стакана. Таким образом Вы сделаете насыщенный раствор из соли;Раствор соли перелейте в другую ёмкость такого же объёма, выкинув осадок из соли, который образовался на дне;Теперь – важный момент.  Из поваренной соли выберите любой крупный кристаллик и положите его на дно стакана с насыщенным солевым раствором, который Вы приготовили. Также можно подвесить его за нитку таким образом, чтобы кристаллик не касался стенок стакана. Такой кристаллик ещё называют «затравкой»;Поставьте стакан в любое место с обычной, комнатной температурой. Накройте его салфеткой для защиты от пыли. Лишний раз его лучше не трогать.