От древнего пороха до современных салютов: химия, которая превращает порох в праздник

Чёрный порох запускает фейерверки в небо за счёт быстрого горения

Для миллионов людей по всему миру первые секунды Нового года невозможно представить без вспышек в небе и громких залпов. За этими зрелищами скрывается не магия, а точный расчёт и законы химии. Современные фейерверки — результат вековых экспериментов и тонкой настройки реакций.

Фото: Анна Маляева is licensed under Publiс domain

Фейерверки

Основа любого салюта — древний порох

В основе каждого фейерверка лежит чёрный порох — один из старейших известных взрывчатых составов. Его формулу вывели китайские алхимики более тысячи лет назад, и с тех пор она почти не изменилась. Смесь нитрата калия, древесного угля и серы до сих пор отвечает за старт фейерверка и запуск всех последующих эффектов.

Чёрный порох выполняет сразу несколько задач. Он выталкивает заряд в воздух, поджигает внутренние элементы и задаёт форму будущего "рисунка" в небе. При воспламенении сера плавится первой, затем реакция охватывает остальные компоненты, высвобождая энергию и газ. Если газу есть выход, заряд взмывает вверх, если нет — происходит взрыв.

Контроль энергии и скорости горения

Важную роль играет не только состав, но и физические параметры пороха. Размер гранул напрямую влияет на скорость реакции. Крупные частицы горят медленно и равномерно, а мелкие — резко и интенсивно. По этому принципу пиротехники регулируют высоту подъёма, мощность хлопка и время раскрытия фейерверка.

Дополнительную гибкость даёт степень сжатия смеси. Чем плотнее уложен порох, тем быстрее высвобождается энергия. Благодаря этому можно точно рассчитать, где именно в небе раскроется салют и насколько громким он будет.

Откуда берутся цвета в небе

Цвет — самая эффектная часть фейерверка, и за него отвечают химические элементы. При нагревании электроны в атомах получают дополнительную энергию, а при возвращении в исходное состояние испускают свет определённой длины волны. Именно она и определяет оттенок вспышки — тот же физический принцип лежит в основе явлений, когда звук превращается в свет.

Разные элементы дают разные цвета. Соединения стронция окрашивают вспышки в красный, барий отвечает за зелёный, а медь — за синий. Последний долгое время считался самым сложным: слишком тёмный синий теряется на фоне ночного неба, а слишком светлый выглядит почти белым. Поэтому "идеальный синий" требует особенно точного подбора состава. Об этом сообщает The Conversation.

Искры, вспышки и металлический блеск

Помимо цвета, фейерверки создают искры и мерцание. Для этого в состав добавляют металлы. Алюминий, магний и титан дают яркие белые искры, железо — тёплый золотой оттенок. Даже разные виды древесного угля могут менять цвет искр, создавая красные или оранжевые эффекты.

Каждый металл горит по-своему, с разной температурой и скоростью. Именно сочетание этих свойств делает салюты такими разнообразными и непохожими друг на друга. Интересно, что влияние оттенков света на восприятие человека давно изучается — например, эксперименты с синим светом показали, насколько важна точная длина волны.

Звук как часть шоу

Зрелище было бы неполным без звука. Свист, треск и хлопки — тоже результат химических расчётов. Для свиста используют составы, которые быстро образуют большое количество газа. Проходя через узкое отверстие, газ создаёт характерный звук, а его высота зависит от скорости выхода и диаметра канала.

Громкий хлопок получить проще всего. Если реакция происходит в замкнутом пространстве и газу некуда выходить, давление резко возрастает, и корпус разрывается с мощным звуком. Именно так рождаются классические салютные залпы.

Бытовые и профессиональные фейерверки

Потребительские фейерверки рассчитаны на ограниченную мощность и упрощённые эффекты. Они используют меньше активных веществ и имеют строгие ограничения по высоте и громкости. Профессиональные салюты, которые запускают на городских праздниках, отличаются более сложной внутренней структурой, точной синхронизацией и богатой палитрой цветов.

Главное различие заключается в уровне контроля. В профессиональной пиротехнике каждый элемент срабатывает по заданному сценарию, тогда как бытовые изделия дают более простой и предсказуемый результат.

Плюсы и минусы фейерверков

Фейерверки остаются популярным способом празднования, но у них есть разные стороны.

К преимуществам относятся:

яркие визуальные эффекты и сильные эмоции;
возможность создавать масштабные шоу;
разнообразие форм, цветов и звуков.

Однако существуют и минусы:

потенциальная опасность при неправильном использовании;
шум, который может мешать людям и животным;
воздействие продуктов горения на окружающую среду.

Советы по безопасному использованию фейерверков

Покупайте только сертифицированные изделия и проверяйте упаковку.
Запускайте фейерверки на открытом пространстве, вдали от зданий и машин.
Строго следуйте инструкции и не держите изделие в руках после поджигания фитиля.
Используйте защитные средства и не допускайте к запуску детей без присмотра.