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煙花歷史及原理

花炮是煙花、鞭爆的統稱。

要講花爆的源流,就得先從鞭爆談起,而鞭爆又是從爆竹(又稱“爆仗”“爆竿”)演變過來的。

它的整個演變過程,大致可分為燒竹期、硝磺期和焰花期三個過程來說。

壹、燒竹期

所謂燒竹期,就是用火燒竹子,發出響聲,叫“爆竹”。

我國“爆竹”起源很早,春秋末年政治家範蠡在《陶朱公書》中就有:“除夜燒盆爆竹與照田蠶看火色,同是夜取安靜為吉。

”的記載。

(中華書局、巴蜀書社版《古今圖書集成》歷象匯編歲功典第95卷除夕部雜錄2671頁

其後三百年左右的西漢時期,文學家東方朔(公元前154年-公元前93年)在他所著的《神異經》中西荒經條記述了壹個爆竹驅山魈的故事說:“西方深山中有人焉,身長尺余,袒身捕蝦蟹,性不畏人,見人止宿,暮依其火以炙蝦蟹。

伺人不在,而盜人鹽以食蝦蟹。

在深山臊其音自叫。

人嘗以竹著火中,爆火樸(pu-竹子爆裂聲勢而出,燥(山魈)皆驚憚……。

”(見萬有文庫本《舊小說》)

南北朝梁時(公元502-557),宗懍在《荊楚歲時記》中也有:“正月壹日……雞鳴而起,先於庭前爆竹以辟山燥(xiao同魈)惡鬼,”的記載。

宋代李畋在他著的《該聞錄》中也記有壹個爆竹驅鬼的故事:“李岐鄰叟家,為山魈所祟,岐令除夕聚竹數十根於庭,焚之使爆裂有聲,至曉乃寂然。

”(見《古今圖書集成》歲功典除夕部2670頁)以上記載說明,我國以竹燒爆的“爆竹”已有二千多年歷史,古時就已有元旦或除夕用“爆竹”驅邪的習俗。

關於爆竹的事,唐宋詩人頗多詠述,如唐劉禹錫(公元772-842)的畬田行壹詩中就有:“照潭出老蛟,爆竹驚山鬼。

”之句;薛逄(唐武宗會昌元年――公元841年進士有《元日樓前觀仗》二首之作;耒鵠《早春》詩中有:“新歷才將半紙開,小庭猶聚爆竿灰。

”之語。

到了宋代詩人詠及此事的就更多了。

如王安石有:“爆竹聲中壹歲除,春風送暖入屠蘇。

”的名句;蘇東坡有:“爆竹驚鄰鬼,驅儺逐小兒。

”之語;楊萬裏有:“夜半梅花添壹歲,夢中爆竹報殘更。

”等等。

在《三山誌》中還記載了張浚(1097――1164宋代大臣,1135任宰相)和鄭樵(1103――1162史學家)的有關趣事說:“張丞相浚為帥日,除夕,莆人鄭樵客郡中(指福州)與觀火爆,丞相命賦詩,給竿字為韻,樵即中占雲:

駒隙光陰歲已殘,千門竹爆競團園。

燒成焰焰丹砂塊,碎盡瑯瑯碧玉竿。

喚轉韶光新景燠,辟除惡魅舊時寒。

主人從此占佳瑞,再入為霖灑旱幹。

該誌還說:“州人除夕以竹著火,燒爆於庭中,兒童當街燒爆相望,戲呼達旦,謂之燒火爆。

”(均見《古今圖書集成》歲功典)

以真竹著火的爆竹,究競燒到什麽時候呢?南宋詩人範成大(公元1126――1193)給我們留下了詩作為證。

他在《臘月村田樂府十首》《爆竹行》中雲:

歲朝爆竹傳自昔,吳儂政用前五日。

食殘豆粥掃罷塵,截筒五尺煨以薪。

節自汗流火力透,健仆取將仍疾走。

兒童卻立避其鋒,當土皆擊地雷霆吼。

壹聲兩聲百鬼驚,三聲四聲鬼巢傾。

十聲百聲神道寧,八方上下皆和平。

卻拾焦頭壘床底,猶有余威可除癘。

屏除藥裹添酒杯,晝日嬉遊夜濃睡。

詩中不但生動形象地描繪了當年燒爆竹的情景,還告訴我們當時的爆竹是:“截筒五尺煨以薪”的。

這證明至少在範成大在世這段時間裏的爆竹,還是以真竹著火的爆竹。

可見真竹著火爆竹子至少燒到了南宋。

二、硝磺期

竹筒充銷和卷紙裹硝的爆竹,其主要原料壹是紙,二是硝磺配制而成的黑色火藥。

紙是在東漢元興(公元105年)蔡倫推廣大量制造的。

硝磺是什麽時候發現?又是什麽時候配制成黑色火藥?

硝在古書裏叫消石、硝石、火消、焰硝、又叫芒硝、苦硝、地霜、生硝、北帝玄珠等等。

《大學衍義補》火攻論中說:“硝之名見於本草,漢張仲景(張生長在東漢末,公元220年以前。

――編者)方論中已用為劑,則是漢時已有矣。

”就是說硝在東漢時,公元220年以前就已發現和被人們利用了。

磺發現於何時?春秋戰國(公元前600年)時,有壹個叫範子計然(越國葵兵濮上人)說過,“硫磺出漢中”西漢劉安的《淮南子》(公元前120年前後)壹書中,就有硫磺的記載。

東漢的《神農本草經》也記有“能化金銀銅鐵奇物”(磺)之說,許會林在《中國火藥火器史話》中說:“大約在西漢年間(公元前202年至公元8年)湖南就發現了豐富的硫磺礦,以後在山西、河南等省也陸續發現。

”從這些歷史記載中,足以說明我國的硫磺在漢朝就已發現了。

但是,這只是天然硫磺,要煉成制造火藥的硫磺,還要有壹個過程。

明代科學家宋應星(江西奉新人公元1587年)有《天工開物》壹書中說:“硫磺是在焙煉鐵礦時,分解後冷凝而得到的液體,再凝固時,便成硫磺。

”這就是說,硫磺礦物,要經過高溫冶煉,才能成為制造火藥的硫磺,而火藥的發明是來自道家煉丹術士的系統。

我國煉丹術起源很早,自戰國到漢初,就很盛行。

到兩晉南北朝時,就出現了煉丹術士葛洪、陶弘景等人。

葛洪(公元284年至364年)在他的《抱樸子》壹書中,就有三篇專門講煉丹的蓍作。

隋末唐初有名的醫學家孫思邈(公元581年至682年)也是有名的煉丹家。

蓍有《丹經》壹書,人們認為火藥是他發明的(後有人考證,該書是孫思邈死後七十六年才成書,懷疑不是他的著作)。

中唐(公元850年前後)鄭思遠在他的《真元妙道要略》壹書中,就提到了火藥。

其後此宋曾公亮、丁度等人在康定元年(公元1040年)開始編纂的《武經總要》壹書中,記載了三個火藥西文配方。

上述這些記載,充分證明,火藥是中唐(公元750年前後)發明的,也就是說從硝磺的發現到配制成火藥,這個過程至少在五百年以上。

至於以紙筒裹硝制成的鞭爆煙花,那是以後的事了。

不過根據《武林舊事》的記載,我國的爆竹,到南宋已由燒竹進入到竹筒充硝,再進入紙卷裹硝的硝磺期了。

隨著火藥的發明煙火不久問世,使爆竹進入了煙火期。

三、煙火期

煙火也稱“焰火”、“煙花”,現在有的又稱“禮花”。

中國的煙火發明也較早,恩格斯說:“在中國,還在很早的時期就用消石和其他引火劑混合制成了煙火劑,並把它使用在軍事上和盛大的典禮中。

”(見1964年版《馬克斯恩格斯全集》第十四卷193頁《炮兵》壹文)

據《乾淳歲時記》和《武林舊事》的記載:“宮漏既深,.始宣放煙火百余架,於是樂四起,燭影縱橫,而駕始還矣。

《後武林舊事》也記有宋孝宗觀海潮放煙火的情景說:“淳熙十年(公元1183年)八月十八日,上詣德壽宮,***請兩殿往浙江觀潮……管軍命於江面分布五陣,乘騎弄旗,標槍舞刀,如履平地。

點放五色煙炮滿江、及煙收、炮息,則諸船盡藏,不見壹只。

宋理宗(公元1225年至1264年)時,周密在《齊東野語》中也記載了當時皇宮觀看煙花的故事:“穆陵(即理宗)初年,嘗於上元日(正月十五日)在清燕殿排當,恭請聖太後,既而燒煙火於庭,有所謂“地老鼠”(壹種花爆名)者,徑至太母聖座下,太母為之尺惶,拂衣徑起,意頗疑怒,為之罷宴。

穆陵恐甚不自安,遂將排辦藝巨王當(負責的宦官)陳詢盡監系聽命。

黎明,穆陵至陳朝謝罪,且言內臣排辦不謹,取自行遣。

恭聖笑曰:“終不成他特地來尺我,想是誤耳,可以赦罪。

“於是子母如初焉。

這說明南宋時爆竹、煙火已很盛行,並成為皇親貴族的娛樂用品,進入市場交易了。

到元、明年間,許多詩人、文學家都有有關鞭爆煙花這方面的記述。

如元朝有名的書法家趙孟曾有過贈產煙火者的詩章:

人時巧藝奪天工,練藥燃燈清晝同。

柳絮飛殘鋪地白,桃花落盡滿階紅。

紛紛燦爛如星隕,耀耀喧灰似火攻。

後夜再翻花上錦,不愁零亂向東風。

明人劉若愚在《酌中誌略》中也記述了當年宮中放煙火情況:“乾清宮丹墀內,自二十四日起至次年正月十七日止,每日晝間放炮,遇風暫止壹日半日。

遇聖駕升座,伺候花炮。

”(轉引自《古今圖書集成》歲功典)

到了清朝中期鞭爆煙花就更加普遍了。

煙花的顏色是由於不同金屬灼燒,發生焰色反應顏色不同造成的。

煙花是利用各種金屬粉末在高熱中燃燒而構成各種奪目的色彩的。

使用不同金屬就能產生不同效果,發出不同顏色的光芒

是利用了不同的添加劑,它們的形狀、燃點、爆炸性質、產生氣體等等因素影響了煙花燃放後的飛行路線,從而形成不同的效果,具體如下:

煙花燃放後為什麽會有變化無窮的效果呢?這是利用煙花藥劑燃燒時產生的各種煙花效應的結果。

壹、發光效果

發光效應是煙花藥劑的壹種主要效應。

無論是能起照明作用的照明劑,還是能產生亮星的藥劑,能產生壹閃壹熄的效果藥劑,它們所產生的煙花效果都離不開發光效應。

利用煙花藥品劑燃燒後產生的發光效應,在藥劑中如增加金屬粉(如鋁粉、鎂鋁合金粉等)在藥劑燃燒時即可生成固體和液體生成物,則離解出大量的光能和熱輻射,發光強度有數十萬國際燭光,溫度可達數千度。

煙花藥劑就是利用這種發光效應而起到照明作用的。

再利用這種發光作用,可制造出大小不壹和形狀不同的各種照明燈(彈)。

有的藥劑被點燃後除了能產生壹定光色外,還能在光截體中噴出許多金黃色或鋼色,或是白色的亮星,把這種現象稱為“噴波”(或拉波)。

這種現象的產生也是利用發光效應。

當將硬木炭粉或鋁粉、鐵粉加入藥劑中,燃燒後有壹些顆粒在光截體中沒有完全燃盡被噴出,這些被噴出的顆粒再遇見空氣中的氧,就會發生第二次燃燒反應,從而產生不同顏色和壹定亮度。

硬木炭粉可產生金黃色小星;鐵粉可產生鋼蘭小星;鋁粉可產生白色小亮星,利用噴波的作用,即可制造出各種煙花形象,如可制成金黃色、白色、鋼蘭色的各種噴花;或能產生亂竄的蝌蚪遊水般的零部件(稱為曲率)以及翻跟頭的部件(稱為繡球)等等。

有的藥劑被點燃後能強烈地燃燒產生壹定亮變和光色,並產生壹亮壹熄的脈沖現象。

這種效果我們稱為閃爍,也是利用發光效應的壹種。

在藥劑中除了加入金屬粉外,還要加入易產生大量的固體和液體生成物的材料。

這樣即可使藥劑燃燒後,由於有金屬粉存在則會產生較高的溫度和較大的亮度,當固體和液體的殘渣覆蓋下壹層等待燃燒的藥劑時,即會出現低溫輻射給人壹種熄滅的感覺。

當下壹層藥劑被點燃後,又會產生高溫和較大的亮度。

緊接著又用固體和液體殘渣覆蓋再下壹層的藥劑,以此推類,則會出現壹亮壹滅的現象。

我們利用這種壹亮壹熄的脈動現象,可制造出有如雪花飄飄、紅星閃耀等煙花成品和各種零部件。

大型煙花和空中禮花產生煙花效果時,同觀眾的眼睛直線距離壹般都不少於數十米,甚至數百米,如果它們產生的光色暗淡,則不會收到較好的效果。

這就要求這二類煙花除了光色正確外,還要有壹定的亮度。

這也即是說除了要求獲得色純度比較高的火焰外,同時也要利用藥劑的發光效應使火焰具有鮮艷的效果,要想獲得美麗鮮艷的火焰,也必須加入壹定量的金屬粉。

二、焰色效應

煙花藥劑燃燒時除了能發光外,還要產生不同顏色的火焰。

火焰顏色是由於煙花藥品劑燃燒時,它的各組成成分間起了某種化學反應生成了某些原子或分子,這些分子或原子以壹定的頻率振動,在可見光譜範圍內呈現壹定波長的譜帶或譜線,從而使火焰著色成為有色火焰,這種現象稱為“焰色效應”。

根據產生焰色效應的原理,可以制成各種顏色的火焰,其辦法即是在煙花藥品劑中,加入壹些能使藥劑燃燒時火焰能染成需要顏色的物質。

例如:紅色火焰是利用氯化鍶的分子輻射光譜;綠色火焰是利用氯化鋇、氧化鋇的分子輻射光譜;蘭色火焰是利用氯化銅分子輻射光譜。

橙色和紫色火焰則是利用光譜色混合規律而創造出來的,用紅色光和黃色光可配成橙色光;用紅色光和蘭色光可配制成紫色光。

采用這些燃燒後能產生有火焰的藥劑,可制成各種色彩鮮艷的發光體(如藥柱、藥球、藥粒),可制成壹面旋轉壹面噴花的轉花;可制成被點燃後連續射出各種色彩球的魔術棍;可制成在空中構成非常鮮艷無比、變化無窮的各式各樣的花形圖案等等。

三、聲響效應

某些煙花藥劑在某種容器中,被點燃後有的由燃燒轉為爆燃而發出閃光的雷聲;有的由於產生的氣體從噴孔中能發出悅耳的哨聲或笛聲;有的能產生類似鳥叫或嗡子聲音,我們管這種現象稱之為“聲響效應”。

利用煙花藥劑燃燒時能產生聲響效應,可制造和設計出許多種煙花零部件和成品。

如將黑火藥系列的藥劑裝在紙筒中,兩頭壓上泥塞的紙筒中,在藥劑上邊再扡上壹根引線,引燃後會產生悅耳的哨子聲或笛子聲。

如將高氯酸鉀和鋁粉等混合後裝在紙筒中並封閉嚴實或用幾層紙條纏緊成包狀,用導火索點燃會產生爆炸聲和耀眼的閃光。

利用這些“聲響效應”可制成如稱為筒雷、包雷、嗡子、小鳥、哨子、笛子等部件,再采用這些部件又可以配成許多種大小煙花和空中禮花,如:小火箭的“響彈”,大型煙花的“百鳥齊鳴”,空中禮花的“雷鳴花開”等等。

四、氣動效應

某些藥劑燃燒後能產生大量的氣體,能使紙制品旋轉或升到空中,或連續噴出彩星,或連續射出煙花部件(如彩星、哨子等),或將殼體炸開,這些現象的產生,就是由某些煙花鞭炮藥劑燃燒後產生的氣動效應造成的。

利用煙花藥劑燃燒後能產生的“氣動效應”在藥劑中加入能燃燒反應劇烈和產生大量氣體及有壹定燃燒速度的成分,可制成能產生不同煙花效果的噴花、射珠、旋轉、火箭、升空等類型的煙花,以及構成各種花形圖案的空中禮花。

利用煙花藥劑燃燒時產生的氣體,由紙管孔中間向外噴射產生的反作用力,可使煙花圍繞壹個軸心旋轉,並噴出彩色的火焰,可制成手持、懸吊、地面等類型的各種小型煙花,也可制成大型的懸掛煙花,可制成用於空中禮花的大小型旋轉的部件,並以它們為主體可配制成如“鋼花四射”,“彩輪飛舞”等品種的禮花。

利用屬於黑火藥系列的藥劑作噴射藥,將它們和許多小藥粒混合均勻裝入紙管中,藥劑被點燃後會產生大量氣體,點燃藥粒將它們從紙管噴出。

可配制成各種手持類、地面類小型煙花(如“春花怒放”、“鳳尾花”等)也可配制成各種大型地面煙花。

利用小粒黑火藥或類似的粒狀藥作發射藥,在藥劑上邊再放上藥塊或曲率等部件。

當發射藥被點燃後會產生大量氣體,能將零部件引燃並拋到空中。

有的連續射出單色或多色的彩星;有的壹聲哨子叫並在空中開壹朵小花。

在大小煙花和空中均可采用,例如應用在低空拋射式小型煙花中拋出煙火零部件和手持小型煙花的夜明珠中連續射出彩星。

利用黑火藥系列藥劑,壓裝在火箭紙管中,被點燃後會產生大量氣體由噴孔中噴出,受空氣摩擦產生聲響,並使火箭的發射載體飛到空中。

在火箭載體上邊再裝上藥塊和噴射藥,會在空中呈現壹朵小鮮花,如裝入壹些小炮,會在空中產生炮竹數響。

利用燃燒速度比較快又能噴出小亮星(稱為“波”)的有光色的藥劑,裝在有噴孔的紙管中,被點燃後可噴出壹定光色的火花和許多“波”,會在空中形成獨特美麗的圖案。

應用在制造煙花零部件中可設計成“波曲率”、“繡球”。

並可應用在大小型煙花和大型煙花“紅太陽”中的噴花管和小型煙花“金盤玉盞”。

煙花制品有時需要用某些類似猛炸藥的專用爆炸藥(如稻殼炸藥、谷糠炸藥、棉籽炸藥等)。

這些類似猛爆藥性質的專用炸藥管,被點燃後能產生大量氣體,會炸開制藥的外殼,並將在制藥中的零部件拋出或點燃,這也是利用煙花藥劑燃燒產生氣動效應的壹種現象,這種煙花的專用炸藥廣泛應用在空中禮花中,也可用在大小型煙花中。

五、發煙效應

煙花藥劑燃燒時能產生發光、焰色、聲響和氣動效應外,還能產生發煙效應。

在含有氧化劑、可燃劑和有機染料的煙花藥劑中,由於燃燒時氧化劑和可燃劑反應放出熱量,使有機染料直接升華成蒸氣,並在大氣中冷凝成為有色煙,這種現象我們稱為“發煙效應”。

根據上述產生有色煙的原理,可制成各種顏色的煙雲。

加入酞青蘭可獲得蘭色煙;加入堿性嫩黃O可獲得黃色煙;加入煙霧紅可獲得紅色煙;加入槐黃和次甲蘭可獲得綠色煙。

為了獲得有色煙,在藥劑中只能應用有機染料,不能使用金屬可燃物,否則會使染粉分解

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