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烟花的形状,是怎么炸出来的

2024-02-09资讯

在发射后的短短几秒内,烟花可以变成……爱你的形状……新年的愿望……女孩的幻梦……男人的快乐……甚至可以让你免费体验一把「世界末日」。

当然,它也有更高级「一点点」的玩法:

这样完美的烟花,是怎么炸出来的?

(点击上方,即可观看视频)

窜得高

像这种能在空中炸出菊花形状的,属于烟花中的「礼花弹」。 它与鞭炮这样的爆竹,加特林这样的喷花类烟花不同,礼花弹通常会发射到高空或水域,并能形成各种光色、图案[1]。

想要礼花弹炸得完美,先得让它窜得高。

这就是一颗常见的礼花弹, 它由球形的本体和裹在外侧的圆柱形炮筒构成[2]。 炮筒能固定住弹体的位置与发射朝向。

弹体下的杯状容器里,则装满了由黑火药制成的发射药。 在高装填密度下,黑火药能规律燃烧,产生巨大推力,将礼花弹体推向空中[1]。

一个12号弹径约30cm的礼花弹,爆炸高度能达到300米[2]。世界最大的烟花,有1087多公斤重,可以蹿升到1127米[3]。

炸得艳

想要的高度达到了,接下来得让烟花炸出绚丽的颜色。

这个奥秘藏在礼花弹弹体的内部。剖开外壳,我们可以看到内部构造是这样的: 下方是导火索,中间是炸药,外层则是有一圈球形小颗粒围绕,这些颗粒叫做「星体」,烟花的颜色就由它产生[2]。

我们高中都学过「焰色反应」——不同金属化合物燃烧时,火焰会变成不同颜色。从微观角度看,其实是受热时,原子的电子会从低能级跃迁至高能级,但这状态不稳定,电子又会从高能级掉回,并释放出光子。

不同元素释放出的光子波长不同,这也就有了我们看到的不同颜色[4]。

烟花的颜色就是利用了这一原理。制作时在星体中加入加入锶盐,火光就会呈现出红色;加入钡盐,会变成绿色;加入钠盐,则会变成黄色…… 加入含有不同金属元素的化合物,烟花就能展现出五光十色。

一些颜色的调制则格外复杂,比如烟花届的「蓝色妖姬」,需要加入氧化铜、碱式碳酸铜等多种化学物质,才能获得比色纯度高的蓝色火焰。紫色的烟花,还要用蓝色和红色两种颜色复合而成。

这些化学药剂还可以做出闪烁的效果。当化学药剂引燃后,燃烧后产生的固体、液体残渣会覆盖到下一层药剂上,导致下一层药剂瞬间处于「熄灭」状态,当下一层药剂引燃后又会重新亮光,就这样一亮一灭地「闪烁」。

你常看到的「银闪」、「红闪」,都是这样形成的[2]。

科学定型

调出了五颜六色后,还得给烟花科学定型。

烟花的形状和星体在礼花弹内的排布有关。 比如最常见的菊花型,就是将星体排成这样的一圈,当礼花弹炸开时,星体就会向四周扩散,形成标准的圆形菊花。

燃烧时间和距离更长,火光熄灭前因重力下垂,就会变成柳树型。双层组合,便能看到有内瓣的双层烟花[2]。

在礼花弹中插入硬纸片,让星体排列出笑脸,你就能在空中收获一个多巴胺笑容[5]。

礼花弹下方加装固定方向的装置,再排字后,就能看到一个大大正面朝着你的「喜」字[6]。

在礼花弹内排成什么形状,空中炸开就会是什么样子。 甚至是三维立体、变身进化,也都难不倒现在的烟花。

除了排列星体,也可以将单个烟花作为矩阵点,多个同时发射再组合,2008年北京奥运会开幕式中的大脚印,就是这样组合出的[6][7]。

当时蔡国强团队使用了膛压发射技术,利用钢制炮筒控制、调整礼花弹的出膛速度,使所有弹体在同一高度的不同方向发射出来,组成脚印。他们还在弹体内装入了芯片,从而能电脑远程控制,将点火同步误差控制在几毫秒内。

想要炸出完美烟花,有时候,还需要「亿点点」的想象力。例如蔡国强的烟花艺术「天梯」,就真的是由飞艇将一条装有火药的梯子拉到空中[2]。

每一个升起的烟花,都承载了天空下人们的愿望,升得越高,炸得越艳,开得越圆,仿佛愿望也能飞得越远。

在新的一年,你许下了什么愿望?

制作人员

文稿:初一睡到初九

视觉:疯狂的暴食者

分镜:疯狂的暴食者

动效:宋海芳 樊旻珺

剪辑:樊旻珺

审核:俺姓瑶

配音:赵桐桐哟

策划:初一睡到初九 燃爆波比

[1]潘功配编.(2013).烟花爆竹原理.南京大学出版社.

[2]Ontario Science Centre.(n.d.)The Science of Fireworks.

[3]吉尼斯世界纪录. (2018). 世界上最大的烟花绽放于新年的夜空. 吉尼斯世界纪录.

[4]Wacowich-Sgarbi, Shirley; Langara Chemistry Department. (2018). "8.2 Quantization of the Energy of Electrons".

[5]浏阳市无痕焰火燃放有限公司.(n.d).空中礼花弹爆炸是怎样的原理.

[6]余志远,余培胜,余本友,徐添福.(2012).一种定向字幕图案礼花弹.中华人民共和国国家知识产权局.

[7]北京日报纪念事.(2018).十年前的今天,一位焰火业的门外汉把「大脚印」送上了奥运上空.

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微信编辑 | 刘笑彤

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