煙火的科學

點綴夜空的煙火,美麗而絢爛,帶給人們無盡的歡樂。煙火為何能產生如此美麗的顏色?煙火的顏色是由火藥和所謂的“火焰調劑”相互作用造成的。當火藥中攙入了鍶、鋰、鋁、鋇、鎂、鈉、銅等金屬鹽類,燃燒時便會產生出特定顏色的火焰,這些金屬鹽類就被稱為“火焰調劑”。

煙火彈的基本構造是由外殼、發光火藥、隔紙、膨脹火藥、引火線組成。煙火彈裝在發射筒的頂部,發射筒的底部則裝有發射火藥。發射時點燃發射火藥將煙火彈發射到空中并引燃引火線。當煙火炮到達最高點時,引火線的火燃至膨脹火藥引起爆炸。經由爆炸力量,點燃發光火藥同時擴散,綻放出各式各樣的火花。

煙火大體上可分為兩類,其中一類稱為“擴散型”,發射后其“發光火藥”向四面八方擴散,形成菊花、牡丹或禿菊等形狀;另一類稱為“爆發型”,其煙火彈爆裂后釋放出大量的小型煙火球,小型煙火球再一次爆發,形成柳、蜂、吊飾等形狀。

煙火炸開時之所以會形成不同形狀的火花,是由于煙火彈中發光火藥的組合與排列的不同造成的。例如最具有代表性的“菊花形煙火”,其發光火藥就是以同心圓形狀排列的。爆發時發光火藥一面燃燒,一面拉出長長尾巴的就稱為“菊”;沒有長長的尾巴,爆發的瞬間即綻放出耀眼光芒的則稱為“牡丹”。倘若以同心圓狀排列的發光火藥從里到外是由不同藥劑組成的,則隨著發光火藥的爆散,顏色會不斷變換從而出現“變化星”。

煙火彈中發光火藥的排列與菊相同,但減緩發光火藥的燃燒速度,就成為“禿菊”形。這種煙火彈爆發后,由于發光火藥的燃燒速度減慢,表現為發光火藥一面燃燒,一面向下墜落。

倘若煙火彈中又包含了許多小型的發光火藥彈,這種煙火就稱為“百花園”或“千輪菊”。這種煙火在半空中發出爆炸聲,膨脹火藥爆發,一瞬間什么也看不見,片刻后,卻爆發出無數的小火花。

此外,爆發型煙火中還有可在夜空中綻放出魚、土星或者UFO等各種造型的煙火,甚至還有在煙火中裝入降落傘或紙制風箏等等,使煙火緩緩下降的特殊設計。

早期的煙火主要以黑色火藥為主,其燃燒溫度較低,不僅比現在的煙火暗淡許多,其色彩大概也只有火焰本身的單一顏色。后來,當氯酸鉀作為氧化劑加入到火藥中后,煙火的燃燒溫度一舉提高了許多,從而使火焰更加明亮,色彩也更為鮮明。如今,由于氯酸鉀的危險性太高,已改用高氯酸鉀作為氧化劑。利用氧化劑和可燃劑的配合,控制燃燒溫度,然后通過與作為火焰調劑的金屬鹽類的微妙配合,再結合發光火藥的不同組合與排列,遂創造出了今天如此美麗多彩的煙火。G(李俊秀)

《海外星云》(2001年14期)