花火の背後にある科学: 壮大なカナダデーの展示に何が込められているか

ある花火はなぜ赤くなり、別の花火は緑になるのでしょうか?

今週はカナダデーが開催され、海岸から海岸まで数多くの花火大会が見られることが期待されます。 では、このような楽しい展示は実際にどのようにして行われるのでしょうか?

花火にはさまざまな形、スタイル、サイズがありますが、それぞれは線香花火と爆竹という 2 つの基本的なコンポーネントの組み合わせに基づいています。

花火が始まるのを待って、走り回ったり、線香花火を空中に振ったりして時間を埋めたのを覚えていますか? おそらく、あなたが怪我をしたり、何かに火をつけたりする可能性があることを両親に心配させながら？ そう、あなたは気づいていないかもしれませんが、あなたは待ち望んでいたカラフルなディスプレイの重要なコンポーネントの 1 つを手に持っていました。

線香花火。 クレジット: ゲッティイメージズ

線香花火から放出される特徴的な火花は、化学物質と粉末の非常に特殊な混合物を燃焼させることによって発生します。 金属粉末は木炭や硫黄と組み合わせて燃料源として機能すると同時に、火花の色も提供します。 混合物に含まれる硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウムなどの化学物質は酸化剤として作用し、炎に酸素を供給し、火花をランダムな方向に飛ばします。 デキストリンなどの結合剤が混合物全体をまとめて、薄い金属製のハンドルに貼り付けます。

線香花火は爆発しませんが、線香花火を持っている人、特に子供は十分に注意してください。 それらは少なくとも 1,000°C の温度で燃焼します。これは重度の火傷を引き起こしたり、衣服に発火したりするのに十分以上です。 また、特にお住まいの地域で乾燥した天候が続いた場合は、火の粉がどこに落ちるかにも注意してください。

火のついていない爆竹の束。 クレジット: Ritesh Man Tamrakar/Flickr (CC BY 2.0)

爆竹はもっと単純な花火です。 火薬は紙管や球の中に詰められ、導火線で密封されて内部に炎が届けられます。 爆竹の唯一の目的は、爆発して大きな音を立てることです。 爆竹の大きさ、つまりその中に含まれる火薬の量によって、爆発の大きさと騒音の強さが決まります。

カナダを含む多くの場所で爆竹は禁止されていますが、それでも何らかの形で爆竹を目にすることができます。 これは、爆竹と線香花火をさまざまな方法で組み合わせて花火の殻を作るためです。 これらの貝殻は、大きなブームと空に巨大な色とりどりの光の花を咲かせるすべての花火大会の基礎です。

最も基本的な花火の殻は、紙と紐で作られた空の円筒または球です。 その中心にはバーストチャージと呼ばれる爆竹があり、タイミングヒューズによってシェルの外側に接続されています。 砲弾の残りのスペースには、線香花火と同じ化学成分から金属製のハンドルを除いた小さな星の集まりとともに火薬が詰め込まれます。 これらの星は火薬内でさまざまな構成で配置でき、それぞれが異なるタイプの表示を生成します。

一部の花火の貝殻は、幅約メートルのこの日本の貝殻のように、はるかに複雑な場合があります。この貝殻には、内側に線香花火の球が並んでいるだけでなく、さらに多くの線香花火の球が入った入れ子の貝殻があり、最初の爆発後に十分に打ち上げられるように設計されています。 クレジット: Joel(frikitiki)/Flickr (CC BY-ND 2.0)

タイミング信管が点火された後、砲弾は特別な発射管から空中に発射され、場合によっては砲弾の底部に組み込まれた発射薬が使用されます。 タイミング導火線は、花火の他のコンポーネントに比べてゆっくりと燃焼し、花火の殻が爆発する正確な時間と地上からの高さを決定するため、周囲数キロメートル離れた場所でも結果を確認できます。 バーストチャージが最終的に爆発すると、周囲の火薬に引火します。 これにより、星が燃えて火花を散らし、同時に殻が吹き飛ばされ、燃えている線香花火の星が外側に飛び散ります。

色とりどりの花火が打ち上がりました。 クレジット: DeltaWorks/Pixabay