煙花的形狀是怎么炸出來(lái)的

在發(fā)射后的短短幾秒內(nèi)，煙花可以變成愛(ài)你的形狀、新年的愿望、女孩的幻夢(mèng)……甚至可以讓你免費(fèi)體驗(yàn)一把“世界末日”。

當(dāng)然，它也有更高級(jí)“億點(diǎn)點(diǎn)”的玩法：這樣完美的煙花，是怎么炸出來(lái)的？

躥得高

能在空中炸出菊花形狀的，屬于煙花中的“禮花彈”。與鞭炮這樣的爆竹，“加特林”這樣的噴花類煙花不同，禮花彈通常會(huì)發(fā)射到高空或水域，并能形成各種光色、圖案。

想要禮花彈炸得完美，先得讓它躥得高。

一顆常見(jiàn)的禮花彈，由球形的本體和裹在外側(cè)的圓柱形炮筒構(gòu)成。炮筒能固定住彈體的位置與發(fā)射朝向。

彈體下的杯狀容器里，則裝滿了由黑火藥制成的發(fā)射藥。在高裝填密度下，黑火藥能規(guī)律燃燒，產(chǎn)生巨大推力，將禮花彈彈體推向空中。

一個(gè)彈徑約30厘米的12號(hào)禮花彈，其爆炸高度能達(dá)到300米。世界上最大的煙花，重約1087千克，可以躥升到1127米的高空。

炸得艷

想要的高度達(dá)到了，接下來(lái)得讓煙花炸出絢麗的顏色。

這其中的奧秘就藏在禮花彈彈體的內(nèi)部。剖開禮花彈的外殼，我們可以看到其內(nèi)部構(gòu)造是這樣的：下方是導(dǎo)火索，中間是炸藥，外層則由一圈球形小顆粒圍繞，這些顆粒叫作“星體”，煙花的顏色就由它們產(chǎn)生。

我們高中時(shí)都學(xué)過(guò)“焰色反應(yīng)”——不同金屬化合物燃燒時(shí)，火焰會(huì)變成不同的顏色。從微觀角度來(lái)看，其實(shí)是受熱時(shí)，原子的電子會(huì)從低能級(jí)躍遷至高能級(jí)，但這種狀態(tài)不穩(wěn)定，電子又會(huì)從高能級(jí)掉回，并釋放出光子。

不同元素釋放出的光子波長(zhǎng)不同，這也就有了我們看到的不同顏色。

煙花的顏色就是利用了這一原理。制作時(shí)在星體中加入鍶鹽，火光就會(huì)呈現(xiàn)出紅色；加入鋇鹽，會(huì)變成綠色；加入鈉鹽，則會(huì)變成黃色……加入含有不同金屬元素的化合物，煙花就能展現(xiàn)出五光十色。

一些煙花顏色的調(diào)制則格外復(fù)雜，比如煙花界的“藍(lán)色妖姬”，需要加入氧化銅、堿式碳酸銅等化學(xué)物質(zhì)，才能獲得比色純度高的藍(lán)色火焰。紫色的煙花，還要用藍(lán)色和紅色火焰所需的化合物復(fù)合而成。

這些化學(xué)藥劑還可以做出閃爍的效果。化學(xué)藥劑被引燃后產(chǎn)生的固體、液體殘?jiān)鼤?huì)覆蓋到下一層藥劑上，導(dǎo)致下一層藥劑瞬間處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)下一層藥劑被引燃后又會(huì)重新發(fā)出亮光，煙花就這樣一亮一暗地閃爍。

你常看到的“銀閃”“紅閃”，都是這樣形成的。

科學(xué)定型

調(diào)出了五顏六色后，還得給煙花做科學(xué)定型。

煙花的形狀和星體在禮花彈內(nèi)的排布有關(guān)。比如最常見(jiàn)的菊花型，就是將星體排成一圈，當(dāng)禮花彈炸開時(shí)，星體就會(huì)向四周擴(kuò)散，形成標(biāo)準(zhǔn)的菊花形狀。

當(dāng)燃燒時(shí)間和距離更長(zhǎng)，火光熄滅前因重力下垂，就會(huì)變成柳樹型。雙層組合，便能看到有內(nèi)瓣的雙層煙花。

如果在禮花彈中插入硬紙片，讓星體排列出笑臉，你就能在空中收獲一個(gè)“多巴胺笑容”。

在禮花彈下方加裝固定方向的裝置，再排字后，就能看到一個(gè)大大的正面朝著你的“喜”字。

星體在禮花彈內(nèi)排成什么形狀，煙花在空中炸開時(shí)就會(huì)是什么樣子。甚至三維立體、變身進(jìn)化，也都難不倒現(xiàn)在的煙花。

除了排列星體，還可以將單個(gè)煙花作為矩陣點(diǎn)，多個(gè)煙花同時(shí)發(fā)射再經(jīng)組合，2008年北京奧運(yùn)會(huì)開幕式中的大腳印，就是這樣組合出的。

當(dāng)時(shí)蔡國(guó)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)使用了膛壓發(fā)射技術(shù)，利用鋼制炮筒控制、調(diào)整禮花彈的出膛速度，使所有彈體在同一高度的不同方向發(fā)射出來(lái)，組成腳印。他們還在彈體內(nèi)裝入了芯片，從而能用電腦遠(yuǎn)程控制，將不同點(diǎn)位點(diǎn)火的時(shí)差控制在幾毫秒之內(nèi)。

想要炸出完美煙花，有時(shí)候還需要“億點(diǎn)點(diǎn)”的想象力。例如蔡國(guó)強(qiáng)的煙花藝術(shù)“天梯”，就真的是由一個(gè)巨大的熱氣球?qū)⒁粭l裝有火藥的繩梯拉到空中的。

每一個(gè)升起的煙花，都承載著天空下人們的愿望。升得越高，炸得越艷，開得越飽滿，仿佛愿望也能飛得越遠(yuǎn)。

（孫佳宇摘自微信公眾號(hào)“答案如下”，Raven圖）