花火の仕組み
夏の夜空を彩る花火。あれは、どのような仕組みであのようになっているのでしょうか?
実は花火は、単純に火薬を爆発させているだけなのです。
ただし、その火薬には「過塩素酸カリウム」と言う物質を、爆発しやすくするために混ぜ込んであります(この過塩素酸カリウムの事を、「酸化剤」と言います)。
では、あの色は?
あの色は、「炎色反応」と言う反応を利用する事によって、付けています。
炎色反応とは、「金属塩」と言うものを、燃やす事により、炎の色が変わる反応です。
金属塩とは、平たく言うと塩化した金属(塩とくっ付いた金属)の事。
と言っても、金属を塩化させれば全て金属塩になるかと言えばそうでもなく、
「アルカリ金属」と「アルカリ土類金属」と言う物に分類される金属だけが、金属塩となり得ます。
(この2つの物については、説明しようと思えば出来ますが、一から教えるとなると非常に面倒なので、どうしても知りたい人は自分で調べてください)。
炎色反応は、温度が高ければ高いほど、鮮やかな色が出ます。
この、火薬、過塩素酸カリウム、金属塩の3つの物質で、花火はほぼ構成されています。
では、実際花火の中はどうなっているのでしょうか? 打ち上げ花火に限って、説明しましょう。
夜空に打ち上げられ、バーンと割れる花火は、基本的に玉皮、星、はさみ紙、割薬、点火薬、導火(みちび/導火線)からなっています。
打ち上げには、まず打ち上げ筒の底に「打ち上げ薬」と言う物を入れ、その上に球形の花火の玉(花火玉)を置きます。
そして、打ち上げ薬に点火すると、花火玉が空高く打ちあがり、同時に導火に火がつきます。
花火玉が最高点に達すると、導火の先端(花火玉の中心)にある点火薬から、その周りを占める割薬に火がつきます。
そうすると、割薬が爆発。
その力によって、「星」が四方八方に燃えながら広がります。
この星は、先ほど書いた金属塩などから出来ており、これが燃えて炎色反応を起こす事で、あのような美しい色と形をするのです()。
基本的には、この様にやって打ち上げ花火とは打ち上げられ、それを応用して様々な形をしているのです。
何かの形をしている花火(例えば、土星など。型物花火と言う)は、花火玉の中に、星を並べます。
この時、形作りたい物の形に星を並べると、その形を保ったまま、星が広がって行きます。
こうして、好きな形を作り上げているのです()。
花火が打ち上がると、小さな花火がいくつも開く花火。
これは、花火玉の中に「小花」と呼ばれる小さな花火玉がたくさん入っていています。
そして、大きな花火玉(親花火玉)の割薬が爆発すると同時に、小花の導火に引火。
するとしばらくして、小花が爆発し、花火になるのです()。
爆発と同時に、クルクルと回りながら落下してくる、「落下物」。
これは、火薬をパイプに詰め、そこに斜めに穴を開け、その穴に導火を差し込んだもの。
これにより、パイプは燃えながらクルクルと回り、落下するのです()。
また、花火が落ちながら色が変わっていくのは、星が2重構造になっているだけです。
その2重構造の外側と内側で、練りこむ金属塩を変えれば、色が変わります。
最後に、金属塩について。
金属塩は、何の金属を燃やすかによって、炎の色が決まっています。
例えば、リチウムなら赤、ナトリウムなら黄色、ストロンチウムなら赤…と言うように。
ちなみに、炎色反応の語呂合わせがあります。
「リアカー無きK村、動力借るとするもくれない馬力で行う」
と言うのがその語呂合わせで、
「Li(リチウム)赤(リアカー) Na(ナトリウム)黄(無き) K(カリウム)紫(K村) 銅 緑(動力) カル(カルシウム)橙(借ると) Sr(ストロンチウム)紅(するもくれない) Ba(バリウム)緑(力) で行う」
となっています。
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