烟火的科学

点缀夜空的烟火,美丽而绚烂,带给人们无尽的欢乐。烟火为何能产生如此美丽的颜色?烟火的颜色是由火药和所谓的“火焰调剂”相互作用造成的。当火药中搀入了锶、锂、铝、钡、镁、钠、铜等金属盐类,燃烧时便会产生出特定颜色的火焰,这些金属盐类就被称为“火焰调剂”。

烟火弹的基本构造是由外壳、发光火药、隔纸、膨胀火药、引火线组成。烟火弹装在发射筒的顶部,发射筒的底部则装有发射火药。发射时点燃发射火药将烟火弹发射到空中并引燃引火线。当烟火炮到达最高点时,引火线的火燃至膨胀火药引起爆炸。经由爆炸力量,点燃发光火药同时扩散,绽放出各式各样的火花。

烟火大体上可分为两类,其中一类称为“扩散型”,发射后其“发光火药”向四面八方扩散,形成菊花、牡丹或秃菊等形状;另一类称为“爆发型”,其烟火弹爆裂后释放出大量的小型烟火球,小型烟火球再一次爆发,形成柳、蜂、吊饰等形状。

烟火炸开时之所以会形成不同形状的火花,是由于烟火弹中发光火药的组合与排列的不同造成的。例如最具有代表性的“菊花形烟火”,其发光火药就是以同心圆形状排列的。爆发时发光火药一面燃烧,一面拉出长长尾巴的就称为“菊”;没有长长的尾巴,爆发的瞬间即绽放出耀眼光芒的则称为“牡丹”。倘若以同心圆状排列的发光火药从里到外是由不同药剂组成的,则随着发光火药的爆散,颜色会不断变换从而出现“变化星”。

烟火弹中发光火药的排列与菊相同,但减缓发光火药的燃烧速度,就成为“秃菊”形。这种烟火弹爆发后,由于发光火药的燃烧速度减慢,表现为发光火药一面燃烧,一面向下坠落。

倘若烟火弹中又包含了许多小型的发光火药弹,这种烟火就称为“百花园”或“千轮菊”。这种烟火在半空中发出爆炸声,膨胀火药爆发,一瞬间什么也看不见,片刻后,却爆发出无数的小火花。

此外,爆发型烟火中还有可在夜空中绽放出鱼、土星或者UFO等各种造型的烟火,甚至还有在烟火中装入降落伞或纸制风筝等等,使烟火缓缓下降的特殊设计。

早期的烟火主要以黑色火药为主,其燃烧温度较低,不仅比现在的烟火暗淡许多,其色彩大概也只有火焰本身的单一颜色。后来,当氯酸钾作为氧化剂加入到火药中后,烟火的燃烧温度一举提高了许多,从而使火焰更加明亮,色彩也更为鲜明。如今,由于氯酸钾的危险性太高,已改用高氯酸钾作为氧化剂。利用氧化剂和可燃剂的配合,控制燃烧温度,然后通过与作为火焰调剂的金属盐类的微妙配合,再结合发光火药的不同组合与排列,遂创造出了今天如此美丽多彩的烟火。G(李俊秀)

《海外星云》(2001年14期)