烟花的隐藏科学

        没有什么传统能像七月四日的烟火表演那样。草坪椅子和毯子排列在草坪观景区，观众们等待着迷人的色彩、惊心动魄的爆炸和有趣的形状在天空中绽放。这个活动可能是神奇的——尤其是对于孩子们来说——但当然，这一切都是细致的化学和巧妙的弹道学的产物。在幕布后面——在离旁观者观看点有一段距离的河上的一艘驳船上——有各种尺寸的褐色圆柱形和球形罐，放置在筒状管中，并连接到一个中央控制器。工程师按下一个按钮，将电脉冲传送到40英尺的电线，传至第一个罐头。脉冲点燃罐底的导火索，导火索燃烧到黑色火药，将炮弹抛向天空。

        与此同时，一个时间延迟引信被触发，使炮弹在爆炸之前有时间升空。大约5秒后，炮弹达到顶点，引信点燃爆炸药，噗！——外壳破裂，红色、白色和蓝色的绚丽枝条飞入天空。如果有任何一点偏差——火药过多或触发器错位——一切都可能失败。每个步骤都是一个复杂而精心设计的过程。如果有任何一点偏差——火药过多、星星错位或触发器错位——一切都可能失败。以下是专业人士如何在每年进行的同时，超越去年的烟花表演的一瞥。

         烟花炮弹烟花起初是手工制作的炮弹，外观相当普通，包裹在经过处理的纸板和重纸中。但在这些炮弹的内部，是控制烟花如何起飞、爆炸和在夜空中呈现的蓝图。炮弹内部包括燃料、产氧剂、粘合树脂和产色剂，所有这些都被仔细混合成一个食谱，像宾夕法尼亚州纽卡斯尔的Zambelli Fireworks Internationale和加利福尼亚州里阿尔托的Pyro Spectaculars等著名的烟花公司都将其锁起来。烟花最熟悉的特征就是在炮弹破裂时喷射出的辐射状枝条和羽毛。这些色彩斑斓的突起中的每一个都有一个匹配的烟花颗粒或星星，即炮弹内的相同种子。

          炮弹内部星星的特定排列决定了烟花在空间中的展开方式。例如，笑脸或星形排列会爆发出具有完全相同形状的烟花。星星本身有许多形状和大小，从圆形、面团状的球体到类似日常电池的压制块。还有其他星星可以被精心地手工装入小管中，插入炮弹中产生火箭推进效果，沿着蜿蜒的轨迹发送出色彩的群集。这些圆形星星的大小可以像豌豆一样小，也可以像柑橘一样大。

         较大的颗粒有更多的材料可以燃烧，从而使从它喷发出的羽毛扩散到更远的空间并持续更长时间。压制的颗粒通常被称为彗星星，因为它们产生的效果类似于宽刷的笔触，而不是从圆形星星上升的细长丝状。由于彗星星比较重，它们的燃烧时间也更长，留下了蓬松的边缘和特有的棕榈树状羽毛。成分烟花的构造不仅仅包括爆炸药和烟花星星。还有约30种其他对食谱成功至关重要的成分。

        为了使所有部分保持在原位并防止崩碎，烟火技师会添加像糊精这样的粘合剂。由70%硝酸钾、15%木炭和10%硫制成的黑火药被用来将炮弹从地面上的发射管推入空中。当混合物一起反应时，木炭燃料与一些离开硝酸钾的氧分子结合。所产生的木炭氧化合物只需要少量的能量。