あなたが見ている美しい花火は、実は「電子」が踊っているのです

お祭りや盛大なイベントの際には、雰囲気を盛り上げるためにさまざまな場所で花火が打ち上げられることが多いです。

闇夜に色とりどりの花火が咲き乱れると、大きな「ドカーン」という音とともに花火は空へと舞い上がりました。一瞬にして、赤、黄、紫、青など色とりどりの花火がまるで流星のように飛び交いました。

私たちが喜びや幸せを感じるとき、これらの色彩豊かな色がどのように形成されるのか考えたことがありますか?

花火の構造

花火、打上花火、打ち上げ花火とも呼ばれます。花火は火薬の発明後に誕生したため、古代中国の四大発明の一つともいわれています。

花火と爆竹の構造は非常に似ています。どちらも導火線として黒色火薬を使用します。宇宙空間で火薬が爆発すると、花火が空高く打ち上がります。火薬が燃えて上空で爆発すると花火が作られます。

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花火効果

花火が色とりどりに咲く理由は、主に「炎色」反応によるものです。花火の製造工程では、製造スタッフが金属系の発光剤や着色剤を一定量加えます。

金属発光剤は主にアルミニウム粉末とマグネシウム粉末で、酸素中で完全に燃焼するとまばゆいばかりの白色光を発します。着色剤は主にいくつかの金属化合物です。金属化合物中の金属は酸素イオンと結合して激しく反応し、さまざまな色の光を生成します。

炎色反応とは何ですか？炎色反応は炎色テストや炎色テストとも呼ばれます。特定の金属またはその揮発性化合物が無色の炎で燃焼するときに、炎が特殊な色を呈する反応です。炎色反応の原理は、各化学元素に含まれる「身分証明書」、つまり特性スペクトルです。

ナトリウムやストロンチウムなどの元素のスペクトルでは特定のスペクトル線が優勢であるため、炎の色の反応は非常に明白であり、色付きの花火では通常これらの金属元素が使用されます。

こう言うと、多くの人は化学反応だと思うでしょうが、実際は炎の色の反応は物理的変化です。

新しい物質は生成されないため、変化は主に物質内部の電子エネルギーレベルの変化によって引き起こされ、物質自体の化学的性質や構造の変化は伴いません。

異なる種類の金属化合物は空気中で燃焼すると異なる色を生成するため、燃焼後に生成される色を使用して、どの金属化合物であるかを識別することがよくあります。

一般的な色の例として、ナトリウムが燃焼したときに生じる炎の色は黄色、銅は緑色、カリウムは通常薄紫色です。ただし、カリウムには通常ナトリウムが添加されているため、観察には青いコバルトガラスが使用されることが多いです。

花火を作る人は、これらの物質を巧みに配置して、燃える順番を決めます。私たちが目にする色鮮やかで華やかな花火は、実は「電子」が踊っているものなのです。

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花火の色について理解できたところで、次は花火の効果音についてさらに深く理解していきましょう。

宇宙空間で火薬が爆発すると、大量のガスが発生します。ガスの一部はノズルの隙間を通過し、心地よいフルートやホイッスルの音を出します。一部のガスは爆発力が強く、容器を直接粉砕して爆発音や「余震」のようなブンブンという音を発生させることがあります。

簡単に言えば、花火の効果音は管楽器と似た原理で生み出され、空気の流れによって異なる楽器がさまざまな音色を生み出すのです。

目に見えない雰囲気の殺し屋：花火

花火は美しいですが、打ち上げ時に大量の大気汚染物質を放出します。 「酸性雨」の主成分は、花火を打ち上げたときに発生するガスである二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素などです。これらのガスは大気に害を及ぼすだけでなく、人間の呼吸器系や心臓血管系にも影響を与えます。

1990年、遼寧省丹東市では春節の前夜に花火と爆竹が鳴り響いた。環境保護ステーションの職員が実施した検査によると、これらのガスの危険性は大規模な汚染事故と同等であった。時代の発展と技術の進歩により、環境問題に関心を持つ人が増え、電子花火が誕生しました。

電子花火は黒色火薬や導火線を使用しません。代わりに、内部の電子部品、光反射ストリップ、紙吹雪を使用して、従来の花火のような色鮮やかな爆発を生み出します。例えば、河北省では電子花火の展示会が開催されました。展示会終了後、火薬の燃焼による刺激臭がなくなっただけでなく、伝統的な花火によって生じたゴミもありませんでした。電子花火はリサイクルも可能なので、環境にも優しく、美しいものでもあります。

しかし、伝統的な花火に比べ、電子花火は新しく開発された製品であるため、市場で広く普及しておらず、一般の人が購入できるものではありません。

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昔は花火は魔除けのために打ち上げられましたが、現代では花火は騒音や大気汚染の原因となっています。花火は華やかで色鮮やかですが、環境に負担をかけすぎないように注意しましょう。

終わり

監査専門家

孫亜飛、清華大学化学博士。

Tadpole Musical Notation オリジナル記事、転載の際は出典を明記してください

編集者/ハートアンドペーパー