在電視劇《三十而已》中，“藍(lán)色煙花”作為煙花設(shè)計(jì)師許幻山心中的最高夢(mèng)想被反復(fù)提及，更是作為推動(dòng)劇情的重要元素不斷出現(xiàn)。

那么，在現(xiàn)實(shí)中，藍(lán)色煙花真的沒(méi)人做出來(lái)過(guò)嗎？

當(dāng)然不是。加入含銅化合物，就可以讓煙花呈現(xiàn)藍(lán)色。

(資料圖片僅供參考)

不過(guò)，藍(lán)色煙花的確是煙花行業(yè)的圣杯，色澤純正的藍(lán)色煙花不僅好看，而且少見(jiàn)。

圖片來(lái)自周星馳電影《美人魚(yú)》，有加工

Part. 1

為什么煙花有顏色？藍(lán)色煙花為什么難制造？

直到今天，色澤純正的藍(lán)色煙花仍然是煙火秀中的賣點(diǎn)，將其稱為煙花行業(yè)的圣杯也并不為過(guò)。

為什么藍(lán)色煙花如此少見(jiàn)？

首先我們要了解下煙花是如何“上色”的。

你能記起常見(jiàn)的煙花有哪些顏色嗎？

（圖源：Veer圖庫(kù)）

煙花能呈現(xiàn)各種色彩，并不是真的加入了我們畫畫用的顏料，而是加入了不同的金屬化合物，產(chǎn)生了一種叫“焰色反應(yīng)”的物理變化。焰色反應(yīng)，就是金屬的原子或者離子在火焰中呈現(xiàn)不同顏色的現(xiàn)象。

從左到右依次是鋇、鍶、鋰、鈉、銅、鉀的焰色反應(yīng)（圖源：Fine Art America）

當(dāng)將金屬元素置入火焰中時(shí)，金屬的外層電子會(huì)吸收火焰能量發(fā)生“躍遷”——即本來(lái)?yè)碛蟹€(wěn)定軌道的電子會(huì)到達(dá)一個(gè)具有更高能量的軌道上。這就好比棒球運(yùn)動(dòng)中的擊球手揮棒擊球，讓本來(lái)徑直飛向自己的棒球飛向更高更遠(yuǎn)的地方。

不過(guò)，躍遷后的電子并不穩(wěn)定，它們會(huì)馬上回到曾經(jīng)較低的能量狀態(tài)。這就好比棒球無(wú)論飛到多高，最后還是會(huì)掉落到地面上一樣。這個(gè)過(guò)程同樣稱為躍遷，只不過(guò)躍遷方向是從高能量軌道回到低能量軌道。此時(shí)，電子會(huì)將原本吸收的能量以電磁波的形式釋放出來(lái)。

不同元素原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)釋放出特定波長(zhǎng)的電磁波，這個(gè)波長(zhǎng)與具體的元素種類有關(guān)，是原子的特征屬性。不少金屬原子的電子在躍遷時(shí)釋放的電磁波正好位于可見(jiàn)光波段，因此人們可以清楚地看到五彩繽紛的顏色，這就是焰色反應(yīng)得名的由來(lái)。

我們看到的藍(lán)色煙花，其實(shí)就是無(wú)數(shù)的電子在以藍(lán)色光的形式向外釋放能量。

一般，人們會(huì)利用銅或者銅的化合物作為發(fā)色劑來(lái)產(chǎn)生藍(lán)色，包括銅粉、硫酸銅、碳酸銅、硝酸銅、氫氧化銅、堿式碳酸銅、氯化亞銅等。其中又以氯化亞銅（CuCl）釋放的420-460納米波長(zhǎng)的藍(lán)光最為純正，因?yàn)槠渌~鹽產(chǎn)生的藍(lán)色通常帶有明顯的綠色色調(diào)。

好了，說(shuō)清了藍(lán)色煙花的原理，回到我們的主題，藍(lán)色煙花為什么很難制造呢？

這主要是以下幾個(gè)方面的造成的。

首先，夜空雖然看起來(lái)是黑色，但其實(shí)仍然有相當(dāng)濃重的藍(lán)色調(diào)。如何讓藍(lán)色煙花從背景中鮮明地凸顯出來(lái)，并不是一件容易的事情。因?yàn)槌煞值募?xì)微改變就會(huì)造成燃燒溫度、火焰顏色的極大變化，所以調(diào)控焰火劑的配比，從而讓它們呈現(xiàn)出期望中的顏色本來(lái)就不是一件容易的事情。藍(lán)色煙花更是還得考慮與夜空背景的對(duì)比度，難度可想而知。

此外，還有一個(gè)天然存在的矛盾制約著藍(lán)色煙花的制造。一般來(lái)說(shuō)，焰火劑燃燒時(shí)的溫度越高，焰色反應(yīng)的顏色就越明亮，視覺(jué)觀感就越好。但同時(shí)，過(guò)高的溫度又會(huì)讓作為發(fā)色劑的金屬鹽類發(fā)生分解，導(dǎo)致金屬原子的狀態(tài)改變，無(wú)法釋放預(yù)期的顏色。最有希望產(chǎn)生純正藍(lán)光的氯化亞銅的分解溫度只有幾百度，當(dāng)它發(fā)生焰色反應(yīng)時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)開(kāi)始分解了。因此，想要呈現(xiàn)藍(lán)光時(shí)溫度最好控制在1200攝氏度以下，否則就會(huì)產(chǎn)生其它白亮的雜色，影響藍(lán)光的純正性。

不過(guò)歸根結(jié)底，藍(lán)色煙花難以制造的原因還是與材料的稀缺性有關(guān)。其它色系對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)金屬鹽種類繁多，但能夠產(chǎn)生藍(lán)光的卻幾乎只有氯化亞銅一種。當(dāng)然，如果我們把有機(jī)銅鹽也列入考察對(duì)象，那么可供選擇的對(duì)象確實(shí)會(huì)大大增加。問(wèn)題是，生產(chǎn)煙花需要消耗大量鹽類，成本是非常關(guān)鍵的因素，而有機(jī)鹽類顯然太貴了。

藍(lán)色煙花（圖源：林文城）

為了尋找氯化亞銅的替代品，人類已經(jīng)努力了幾個(gè)世紀(jì)，不過(guò)直到今天，它還是藍(lán)色煙花的首選原料。煙花工程師們只能通過(guò)不斷調(diào)試焰火劑的配方來(lái)讓最后呈現(xiàn)的藍(lán)色盡量絢麗奪目。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，電視劇中的情節(jié)確有一定的現(xiàn)實(shí)依據(jù)，我真的想為編劇淵博的知識(shí)鼓掌。

Part. 2

“GJ”“UU”……這些煙花圖案都是怎么打出來(lái)的？

除了藍(lán)色煙花的制造難題，電視劇中還出現(xiàn)了“拼字煙花”。有廠家為了給劇中人物應(yīng)援，在現(xiàn)實(shí)中也打出了女主姓名縮寫圖案的煙花。

左側(cè)為劇中出現(xiàn)的煙花，右側(cè)為現(xiàn)實(shí)中的煙花，都屬于拼字煙花（圖源：微博）

那么，這些拼字煙花，還有我們?nèi)粘Ｓ^看到的圖案煙花，是如何打出來(lái)的呢？

這就不得不提到大型煙花要使用的煙花彈了。

煙花彈是煙花的一種，它的核心部分是焰火劑，也就是燃燒時(shí)產(chǎn)生各種顏色火焰的藥劑。焰火劑的主要成分包括：氧化劑、可燃物、發(fā)色劑和粘合劑。它的工作原理是氧化劑在可燃物的作用下受熱分解，釋放出的氧氣再供可燃物進(jìn)一步燃燒產(chǎn)生高溫，從而促使（金屬）發(fā)色劑發(fā)生焰色反應(yīng)，粘合劑則起到將各種成分粘結(jié)成整體的作用。

發(fā)色劑通常由能夠呈現(xiàn)焰色反應(yīng)的各種金屬鹽類構(gòu)成。如果僅僅需要耀眼的白光，還可以加入以鎂粉和鋁粉為代表的光輝劑。普通煙花燃燒時(shí)的溫度在2000攝氏度左右，但加入光輝劑后，燃燒溫度能達(dá)到3000攝氏度，可以呈現(xiàn)異常明亮的白熾光芒。

煙花彈通常是球形或者環(huán)形構(gòu)造，制成球狀的焰火劑位于球或環(huán)的外周部分，中心處是用來(lái)起爆的火藥，起爆火藥直接連接著引信。將煙花彈裝入發(fā)射管時(shí)，其實(shí)管內(nèi)已經(jīng)有了一定量的發(fā)射火藥，發(fā)射火藥的作用是將煙花彈發(fā)射到空中。

發(fā)射火藥點(diǎn)火的同時(shí)，引信也同時(shí)被引燃。等到煙花彈正好升到了預(yù)定的高度，引信也燃燒到了煙花彈內(nèi)部，之后起爆火藥發(fā)生爆炸，焰火劑中的可燃成分隨之被引燃。

煙花彈結(jié)構(gòu)

（圖源：加藤煙火|株）

人們常將焰火劑制成多層結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)的每一層中包含有不同成分的發(fā)色劑。這樣，在上空發(fā)生爆炸時(shí)，外層發(fā)色劑就會(huì)最先爆炸，然后是中層，最后是內(nèi)層。這樣的好處是煙花會(huì)呈現(xiàn)出明顯的階段性變色效果，增強(qiáng)觀賞性。

至于拼字煙花和圖案煙花，則主要是通過(guò)控制起爆火藥的裝藥方向和裝藥量，達(dá)到以不同力度、向不同方向噴射焰火劑球的效果。

心形煙花結(jié)構(gòu)

（圖片來(lái)源：加藤煙火|株）

Part. 3

煙花雖美，也要時(shí)刻注意安全存儲(chǔ)、安全燃放

大阪2019年淀川煙火大會(huì)

（圖源：林文城）

煙花是易燃易爆物品，制造、使用以及存儲(chǔ)等每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能發(fā)生危險(xiǎn)。不論是需要由專業(yè)人士進(jìn)行操作的大型煙花彈，還是普通的民用煙花，都曾造成過(guò)多起爆炸、火災(zāi)事故。對(duì)于煙花制造廠家和專業(yè)燃放人員而言，把控好每一個(gè)生產(chǎn)、流通環(huán)節(jié)，是對(duì)確保自身以及公眾安全必須盡到的責(zé)任。對(duì)于一般消費(fèi)者而言，了解煙花燃放中可能發(fā)生的隱患，是必須具備的生活常識(shí)。

大型煙花使用時(shí)常見(jiàn)的安全問(wèn)題有以下三種。

第一，引信失效造成的啞彈，裝載著大量火藥的啞彈最終會(huì)落回地面。雖然一般的煙花表演都會(huì)盡量確保即便有啞彈或殘留物落下，也會(huì)直接落入湖面海面，但如果真的遇到了煙花啞彈，務(wù)必要第一時(shí)間聯(lián)系消防部門進(jìn)行處理。

第二，點(diǎn)火器失效造成的點(diǎn)火失靈，電子設(shè)備都有發(fā)生故障的可能，歷史上也多次出現(xiàn)因?yàn)榇祟愒驅(qū)е聼熁ū硌菔』蛘呓K止的實(shí)例。

此時(shí)如果需要進(jìn)行臨時(shí)人工點(diǎn)火，操作員應(yīng)該務(wù)必做好防護(hù)，另外裝藥量超過(guò)了某一程度后必須進(jìn)行遠(yuǎn)距離點(diǎn)火。

第三，煙花發(fā)射過(guò)程中還可能出現(xiàn)發(fā)射筒倒伏之類意外，因此務(wù)必需要提前確保設(shè)備處于最佳狀態(tài)。對(duì)于普通的民用煙花來(lái)說(shuō)，雖然裝藥量與大型煙花比相去甚遠(yuǎn)，但發(fā)生危險(xiǎn)的概率也不可忽視，基本的安全事項(xiàng)必須遵守。

首先必須明確，在禁放區(qū)域和禁放時(shí)間內(nèi)燃放煙花爆竹是違法行為，燃放前務(wù)必確定清楚相關(guān)信息；燃放時(shí)千萬(wàn)不能對(duì)準(zhǔn)人以及其它動(dòng)物，也要?jiǎng)?wù)必留意周圍是否有易燃易爆物品的存在；燃放之前，記得查看天氣預(yù)報(bào)，強(qiáng)風(fēng)天氣容易導(dǎo)致火災(zāi)，應(yīng)該避免在這類氣象條件下燃放煙花；當(dāng)點(diǎn)燃管狀煙花后，如果沒(méi)有順利引燃，千萬(wàn)不要用眼睛直視煙花的噴出口；最后，將煙花外包裝分解，再倒出火藥點(diǎn)燃的行為非常危險(xiǎn)！我們一定要注意安全，嚴(yán)格遵守相關(guān)安全規(guī)定，珍愛(ài)生命與健康。

人們常用生如夏花來(lái)比喻短暫的美好，可是煙花卻比夏花還要易逝。星河如夢(mèng)，煙花易冷，絢爛以后是什么卻很難確定。電視劇中的煙花設(shè)計(jì)師就曾經(jīng)擁有很多，在最后卻都蕩然一空。我們的生活和煙花也有相似之處，既要追求煙花綻放時(shí)的閃耀，但也記得要走好生產(chǎn)存放中不起眼的每一步，否則，絢爛的下一秒很可能就是煙消云散。

參考文獻(xiàn)：

1. Blue Flame Pyrotechnic Compositions: A Concise Review

http://www.jpyro.co.uk/?p=1148

2. Why you don"t see brilliantly blue fireworks

https://www.businessinsider.com/fireworks-blue-pyrotechnics-chemical-hard-make-2019-7

3. Red, white but rarely blue – the science of fireworks colors, explained

https://theconversation.com/red-white-but-rarely-blue-the-science-of-fireworks-colors-explained-119284

4. The Evolution of Fireworks

https://web.archive.org/web/20160106154801/https://ssec.si.edu/stemvisions-blog/evolution-fireworks

5. Why Blue Fireworks Are Hard to Make, According to Science

https://www.inverse.com/article/33623-blue-fireworks

出品：科普中國(guó)

制作：張昊（大阪大學(xué)）

（本文中標(biāo)明來(lái)源的圖片已獲得授權(quán)）

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標(biāo)簽： 藍(lán)色煙花 焰色反應(yīng) 氯化亞銅