41　烟花的结构和原理

夏祭[1]的点睛之笔在于放烟花。“嗖”的一声，烟花升到空中的巨响以及绽放在夜幕中的巨大礼花，这一切都让人不禁感叹夏天真好啊。那我们就来看看烟花的构造吧。

◎火药是由什么组成的

烟花是火药的艺术。把烟花弹发射到天上，使烟花炸开都是火药的功劳。火药的种类有很多，把火药看作是能够引发爆炸的化学物质即可。火药引发的爆炸是燃烧的一种，可以看作是速度非常快的燃烧。而燃烧所必需的就是燃料和氧气。

日本江户时代的火绳枪，种子岛的推进剂等使用的传统火药是黑火药。黑火药是木炭粉碳（C）、硫黄（S）和硝石即硝酸钾（KNO3）的混合物。因为木炭粉的缘故，粉末整体呈黑色，所以被叫作黑火药。其中，木炭和硫黄是燃料。

那硝石是做什么的呢？硝石是氧气供应剂（氧化剂）。火药的燃烧速度非常快，仅仅靠空气中的氧气无法满足氧气供应，因此需要用到硝石。1个硝石分子中含有3个氧原子，因此硝石可以起到助燃的作用。

◎烟花的颜色

烟花的构造，是在和纸[2]做的半球形容器中，整齐地塞入上百个被称为星体的火药滚成的小球。将两个半球容器合在一起就做成了球形烟花弹。

星体中除了火药以外，还混合有各种金属粉末。烟花在炸开时，火焰通过导线点燃星体，星体在燃烧的同时，里面的金属粉末也进行燃烧，产生发光反应，这种反应叫作焰色效应。

金属不同，焰色效应的颜色也不同。如钠（Na）产生黄色，铜（Cu）产生绿色，钾（K）产生紫色。进行组合的话，烟花的颜色还可以随时间发生变化，这正是烟花匠人的水平所在。

图7-1　烟花的构造和焰色反应

◎硝石的制作方法

硝石是火药的重要原料，以前是用人的尿液做成的。在堆积的稻草上每天泼洒尿液，渐渐地土壤中的硝酸菌就会将尿液中的尿素CO（NH2）2变成硝酸HNO3。然后在合适的地方把稻草放到罐子中同草木灰一起煮，硝酸会和草木灰中的钾（K）发生反应，生成硝酸钾（硝石），在罐子中析出白色的结晶。以前人们制作硝石时想必忍受了非常难闻的味道。

日本最有名的硝石产地是富山县的五箇山和岐阜县的白川乡地区，两地的合掌式古村落被列入世界文化遗产。合掌式村落的特点是大家族制，很多家族共同居住在很大的房子里，产生的尿粪的量也非常可观，这些都被用来制造火药。

硝石在黑火药是唯一的火枪用炸药时代，是重要的战略物资，属于贵重物品。反过来讲，战争如果一直持续不断的话，硝石就会被耗尽，战争也就无法继续下去。

[1]夏祭是日本的传统节日，每年8月15日举办。起源于宗教，用于祈祷五谷丰登、生意兴隆和家庭兴旺，现如今演变成一种内容丰富的民俗活动。人们身着和服，逛庙会，赏烟火，成为夏季重要的节日之一。

[2]和纸是日本的传统纸张。中国的造纸术传入日本后，在此基础上制成的有日本特色的纸张。