烟花的形状，是怎么炸出来的

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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？

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？

[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.

读完点个【在看】????