Каждый раз, когда ночное небо взрывается каскадом разноцветных огней, мы замираем в восхищении, наблюдая за этим рукотворным чудом. Огромные хризантемы, золотые ивы, трещащие облака — для большинства из нас фейерверк остается настоящей магией, загадочной коробкой, которая каким-то непостижимым образом создает в небе мимолетные произведения искусства. Мы редко задумываемся о том, какая сложная и точная наука стоит за каждым залпом, и какие компоненты, смешанные в строгих пропорциях, превращают простой порох в захватывающее дух представление.
Как салют попадает в небо
Прежде чем фейерверк раскроется в небе огненным цветком, его нужно туда доставить. За этот этап отвечает механика, продуманная до мелочей. Если мы говорим о классической батарее салютов, которую чаще всего покупают для праздников, то ее устройство можно сравнить с многоствольной артиллерийской установкой в миниатюре. Внутри картонного корпуса скрывается система из нескольких пусковых трубок, или мортир, в каждой из которых находится отдельный заряд.
Когда вы поджигаете главный фитиль, запускается цепная реакция. Фитиль передает огонь на вышибной заряд — небольшое количество черного пороха, расположенного в нижней части каждой трубки. Сгорая, этот порох создает огромное количество газов, которые с силой выталкивают основной снаряд вверх, в небо, как ядро из пушки. Одновременно с этим воспламеняется и второй, замедляющий фитиль, прикрепленный к самому снаряду. Этот фитиль — своего рода таймер, который горит ровно столько времени, сколько нужно снаряду, чтобы достичь высшей точки своей траектории. Именно в этот момент, на пике полета, огонь от замедлителя добирается до сердца фейерверка — разрывного заряда.
Как салют раскрывается
Тот самый оглушительный хлопок в небе и есть взрыв разрывного заряда, который выполняет главную задачу — раскидывает во все стороны десятки маленьких, но очень важных элементов, называемых «звездками». Именно эти звездки и являются источником света и цвета, которые мы видим. Каждая звездка — это плотно спрессованный шарик или кубик из горючей смеси, который можно назвать миниатюрным фейерверком. Ее состав — выверенный веками рецепт, в котором у каждого компонента своя роль:
- Топливо. Это вещество, которое обеспечивает горение и высокую температуру. Чаще всего в качестве топлива выступают уголь, сера или порошки различных металлов, например, алюминия или магния.
- Окислитель. Топливу для горения необходим кислород. Окислитель (например, нитраты или перхлораты калия) — это химическое соединение, которое при нагревании выделяет большое количество кислорода, обеспечивая интенсивное и стабильное горение звездки даже на большой высоте, где воздуха мало.
- Связующее вещество. Чтобы вся эта смесь не рассыпалась, ее скрепляют специальным «клеем», чаще всего декстрином (разновидностью крахмала). Он делает звездку прочной и плотной.
- «Цветной» компонент. Главный ингредиент, который отвечает за окраску салюта — соли различных металлов.
Когда разрывной заряд воспламеняет и разбрасывает звездки, они начинают интенсивно гореть, а входящие в их состав соли металлов окрашивают пламя в строго определенные, насыщенные цвета.
Как салют приобретает разные цвета
Секрет разноцветных огней фейерверка кроется в простом физико-химическом явлении — атомной эмиссии. Если говорить проще, то при нагревании до очень высокой температуры атомы определенных металлов начинают излучать свет. Причем каждый металл светится своим цветом. Пиротехники научились использовать это свойство, добавляя в состав звездок соли нужных металлов.
Красный получают с помощью солей стронция. Нитрат или карбонат стронция создают алые и малиновые оттенки.
Зеленый — за него отвечают соли бария. Нитрат бария при горении дает яркое, изумрудное пламя.
Синий — это результат горения солей меди. Получение яркого синего цвета считается высшим пилотажем в пиротехнике, так как соединения меди очень капризны и требуют строго определенной температуры горения.
Желтый или золотой — его дает натрий. Хлорид натрия (поваренная соль) при горении окрашивает пламя в интенсивный желтый цвет.
Белый или серебряный — для создания ослепительно ярких белых вспышек и искр используют порошки магния, алюминия или титана.
А как же получаются более сложные оттенки, например, фиолетовый или оранжевый? Для получения фиолетового в одну звездку добавляют и соли стронция (красный), и соли меди (синий).
Форма раскрытия салюта в небе — «пион», «хризантема» или «ива» — зависит уже не от химии, а от геометрии. То, как звездки уложены внутри снаряда перед его запуском, и определяет рисунок, который они создадут при взрыве.