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煙火也能玩創意

2009/11/26 楊嘉慧
審稿/煙火工業同業公會
從南宋發明煙火一直到現在,煙火的基本組成:導火索、火藥、金屬鹽化合物都沒改變,但是煙火花樣卻不斷創新,現在更與電腦結合,把煙火藝術帶向全新境界。

 每到新年或特別慶典,人們總喜歡以炫麗的煙火助興。煙火花樣從早期只能變換圖案、顏色等,到現在可以於極短時間內連續打出波浪式煙火或配合樂曲施放,使煙火秀越來越精采。


每到特別慶典,人們喜歡以煙火助興。(影像來源:http://www.sxc.hu)


 雖然煙火花樣年年推陳出新,但是煙火彈裡的化學物質及結構幾乎大同小異。煙火彈包含導火索、火藥及光珠等。導火索在煙火彈的裡層,作用是控制引爆的時間,通常一公分長的導火索燃燒時間約一秒。火藥分兩部份,一是將煙火彈送至 80 公尺以上的高空,火藥高速燃燒時,會產生大量下衝氣體,形成反作用力將煙火彈往上推;另一部份火藥則是在高空引燃炸開,並誘使光珠燃燒發出光芒。光珠是決定煙火色彩的金屬鹽化合物,在攝氏數百度的高溫下,它們會氣化產生焰色,例如鈉鹽產生黃色光、鉀鹽是紫色光。煙火彈裡的所有材料用約 2~3 毫米厚的紙質球殼包住,煙火彈越大顆,球殼越厚。


高空煙火彈的構造包含導火索、火藥及光珠,火藥與光珠之間會以紙隔開。(電腦繪圖:姚裕評)


 台灣區煙火工業同業公會表示,煙火之所以能均勻炸出美麗的圓形,除了煙火彈為球形之外,填充物的多寡、均勻度、紙殼包裝強度、導火索的品質等都要精密控制。像製作火藥及光珠的原料要經磅秤量過,誤差不得超過 0.02 公克;原料也要磨成細粉,並用濾網篩過,使顆粒大小均在某個範圍之內;光珠則要滾成密度均勻的球體;而光珠與光珠的間隔須仔細算過,光珠與火藥之間也要以紙隔開,固定光珠與火藥的位置……。製作過程控制得越精準,就不會出現某些地方爆炸威力特別強、光珠射出光芒的時間不一、明暗度不同,或未達高空就爆炸等情形。此外,這樣也能控制所有煙火彈在空中爆炸的範圍及時間。一般常見的煙火彈直徑從 3 英寸至12 英寸都有,點燃火藥至煙火開花時間約 3~7 秒,而爆炸後的直徑範圍則在 80~300 公尺,高度為 80~450 公尺。


煙火顏色來源表


備註:表格數據會因施放過程的天候、場地等因素而略有變化。



煙火也有節奏感


 設計煙火造型有很多種方法,最常用的方法是透過光珠排列,例如在半個煙火彈殼內先將光珠排成笑臉圖案,其他空間及另外半顆彈殼以可燃物粗糠及火藥填滿,就可以製造出笑臉圖案的煙火。然而,煙火彈打上去時,是旋轉升空,無法控制爆炸面的方向,因此,看到的笑臉可能是顛倒笑臉、歪臉,甚至看不清臉的形狀。這種特殊圖案的煙火通常會連續放好幾個,以增加看清圖案的機率;有些煙火還會變色,這是滾成多層次的光珠,如內層先滾鈉鹽,曬乾後再滾上鍶鹽,燃燒時由外向內燒,就會發出紫紅變黃的光芒。

 此外,也可以調整煙火彈的升空角度與爆炸高度,讓煙火部份重疊,製造立體感。煙火彈都是先置入不鏽鋼或玻璃纖維材質的煙筒內,再點燃導火索施放。調整煙筒與地面的夾角,即可控制煙火彈是鉛直上拋或斜拋升空。早期施放煙火的方式是以人力一個個點燃導火索,近幾年已經改由電腦控制施放速度及時間,可以精確控制在某一秒點燃煙火,如此一來,就能配合樂曲,隨著節拍打出漂亮煙火,或選擇與樂曲相符的顏色,加強情緒渲染;而電腦控制也能讓數百顆煙火彈,在短短數十秒內連續施放完畢,使煙火秀有更多設計方式。


煙火施放前,要先將煙火彈緩慢置入煙筒底部,才能點火往上打。若要斜拋升空,只需將煙筒斜置並用架子固定。(電腦繪圖:姚裕評)


 煙火秀是否能達到預期效果,得視當天天候情況,例如大風可能會使煙火爆炸角度比預設偏離很多;無風則會造成施放後的濃煙擴散速度太慢,使煙火變得不清晰,霧氣太濃同樣也會降低能見度。

 台灣區煙火工業同業公會表示,煙火彈若能依照設計爆炸,會將煙火彈的每一部份都完全燒掉,不會有殘餘物掉下來砸到人;但實際施放煙火時,仍有其危險性,因為煙火彈旋轉升空時,可能震動過大,造成引線斷裂,形成未爆彈掉落地面,或是導火索品質不良,燃燒速度比預期快,而在離地面較近處就爆炸了。儘管施放煙火時,會選擇在空曠平地或河邊,四周淨空,不過,觀看煙火時,還是不要靠近施放地點,才能安全又盡興。




與背景融為一體的低空煙火秀


 施放煙火通常要在空曠場地,與觀眾保持一定距離。不過,台北 101 的煙火秀卻在建築物內施放,這樣不會危險嗎?台灣區煙火工業同業公會表示,煙火分兩大類,一般在高空爆炸的高空煙火屬於火藥量多,危險性高的煙火;而台北 101 使用的低空煙火彈爆炸威力小,可以不必拉大觀眾與施放點的距離。這類煙火彈只有導火索、金屬鹽化合物(不需滾成光珠)和極少量火藥,外面用一層薄紙包住。導火索點燃火藥後,除了產生反作用力,也會同時引燃光珠,射出光芒。這類煙火彈的外觀常見的有柱狀,施放後呈一直線往上衝。

 低空煙火秀的設計有時會融入場地特色,讓觀眾留下深刻記憶。例如台北 101 煙火秀最常出現的是煙火從建築物的各樓層斜射出去。這種施放方式是將煙筒架在每層樓的陽台,煙筒與地面呈固定角度,時間一到,同時啟動每層樓按鈕,引燃煙火彈;2009 年高雄世運開幕典禮的「環跑式」煙火,也以主場館為舞台,環繞建築物打出如海浪、花束般的精采圖樣。






延伸閱讀

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《中學生必讀的圖解科學教科書4》,金泰鎰、洪俊義、崔後南、高賢德等編著,台灣麥克出版

《天工開物》,宋應星著,台灣古藉出版

高中課本《基礎化學》


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