Τα πυροτεχνήματα, μια τεχνολογία αιώνων, αποτελούν ένα εικονικό σύμβολο των εορτασμών της Ημέρας της Ανεξαρτησίας - αλλά είναι επίσης ένα θαύμα της σύγχρονης επιστήμης και της μηχανικής. Διαβάστε παρακάτω για να ανακαλύψετε την επιστήμη πίσω από τα πυροτεχνήματα που θα δείτε απόψε σε ολόκληρη τη χώρα.
1. Η χημική φόρμουλα για τα πυροτεχνήματα εφευρέθηκε τυχαία. Κάποια στιγμή κατά τον 10ο αιώνα, οι Κινέζοι άρχισαν να κατασκευάζουν πυροτεχνήματα με πυρίτιδα (το πρώτο γνωστό χημικό εκρηκτικό είχε μόλις ανακαλυφθεί πρόσφατα). Αλλά οι μελετητές πιστεύουν ότι οι εφευρέτες έπληξαν τη χημική φόρμουλα για την πυρίτιδα-θείο, τον άνθρακα και το νιτρικό κάλιο, ή το νιτρικό ασβέστιο-κατά τη διάρκεια προσπαθειών να δημιουργήσει ένα ελιξίριο της αθανασίας. Με την πάροδο του χρόνου, οι Κινέζοι ανέπτυξαν μια μεγάλη ποικιλία πυροτεχνημάτων που παρήγαγαν διάφορα είδη οπτικών εφέ και ο πυροτεχνικός έγινε ένα σεβαστό επάγγελμα στην κινεζική κοινωνία.
2. Τα πυροτεχνήματα έχουν σχεδιαστεί ώστε να μην εκραγούν. Αντίθετα, οι χημικοί σχεδιάζουν τα πυροτεχνήματα για να καούν όσο πιο αργά γίνεται, αντί να εκραγούν γρήγορα. Ένα βραδύτερο έγκαυμα σημαίνει ότι ένα πυροτέχνημα θα παράγει ένα οπτικό αποτέλεσμα για μεγαλύτερη διάρκεια που καλύπτει μια μεγαλύτερη περιοχή του ουρανού. Για να επιτευχθεί αυτό, τα χρησιμοποιούμενα χημικά καυσίμου και οξειδωτικών μέσων - συνήθως μέταλλα όπως αλουμίνιο ή μαγνήσιο για καύσιμα, και φυλλοειδή, χλωρικά άλατα ή νιτρικά για οξειδωτικά - είναι σχετικά μεγάλης κοκκομετρίας, από 250 έως 300 μικρά, κοκκος ΑΜΜΟΥ. Επιπλέον, οι χημικοί αποφεύγουν να αναμιγνύουν καλά το καύσιμο και το οξειδωτικό, καθιστώντας πιο δύσκολο για τους να καούν.
Τα σφαιρίδια που είναι συσκευασμένα μέσα στα πυροτεχνήματα περιέχουν χημικές ουσίες που παράγουν τα ζωντανά χρώματα που βλέπουμε στον ουρανό. (Wikimedia Commons) 3. Διαφορετικά χρώματα παράγονται από διαφορετικά χημικά . Τα φωτεινά χρώματα που είναι ορατά όταν πυροτεχνήματα εκρήγνυνται είναι αποτέλεσμα πυροτεχνικών αστέρι-σφαιριδίων χημικών ουσιών που παράγουν ορισμένα χρώματα ή παράγουν αποτελέσματα σπινθηρισμού όταν καίγονται. Όταν αναφλεγεί το φορτίο διάρρηξης, το κύριο καύσιμο εκρήγνυται πρώτα, μεταφέροντας ενέργεια στις χημικές ουσίες χρωστικών ουσιών, πράγμα που ωθεί τα ηλεκτρόνια αυτών των χημικών να μετακινηθούν σε μια διεγερμένη κατάσταση. Στη συνέχεια, μερικές στιγμές αργότερα, όταν οι χρωστικές ουσίες κρυώσουν και τα ηλεκτρόνια πέφτουν πίσω στην κατάσταση βάσης τους, απελευθερώνουν την πρόσθετη ενέργεια ως πολύχρωμη ακτινοβολία όταν πετάνε στον ουρανό. Το συγκεκριμένο χρώμα εξαρτάται από τη χημική ουσία: ενώσεις με στροντίου και λίθιο καίγονται έντονα κόκκινο, ενώ το ασβέστιο καίει πορτοκαλί, καίει το νάτριο κίτρινο, καίει το βαρίου και το χαλκό καίει μπλε.
4. Τα σχήματα πυροτεχνίας παράγονται με έξυπνο σχεδιασμό . Για να επιτευχθούν ασυνήθιστα διαμορφωμένα πυροτεχνήματα, όπως διπλά δακτυλίδια, καρδιές ή αστέρια, οι τεχνικοί συσκευάζουν τα καύσιμα και τις χρωστικές χημικές ουσίες μέσα σε ένα σωλήνα σε διάφορους σχηματισμούς. Ένας κεντρικός πυρήνας καυσίμου, που περιβάλλεται από ένα δακτύλιο από σφαιρίδια, θα παράγει ένα κυκλικό πυροτεχνικό, ενώ ένα διπλό στρώμα σφαιριδίων θα δημιουργήσει ένα διπλό δακτύλιο στον ουρανό. Εάν τα σφαιρίδια αναμειχθούν μαζί με το καύσιμο στο εσωτερικό, οι ράβδοι χρώματος θα απλωθούν από ένα κεντρικό σημείο, όπως στο σχέδιο "δρυός". Για ιδιαίτερα δύσκολους σχηματισμούς, όπως μια καρδιά ή ένα αστέρι, τα σφαιρίδια χρωμάτων κολλούνται σε ένα κομμάτι χαρτιού στο επιθυμητό σχήμα. Όταν καίγεται το καύσιμο, ανάβει το χαρτί, στέλνοντας τα χρώματα που φέρουν το ίδιο μοτίβο.
5. Τα πυροτεχνήματα μολύνουν. Παρά την όλη διασκέδαση των πυροτεχνημάτων δείχνει, έχουν ένα μειονέκτημα. Έχουμε γράψει προηγουμένως για το πώς τα πυροτεχνήματα μπορούν να προκαλέσουν και να σκοτώσουν τους πληθυσμούς των πτηνών. Μπορούν επίσης να βλάψουν την άγρια φύση με έναν πιο ύπουλο τρόπο - εισάγοντας βαρέα μέταλλα, ενώσεις θείου-άνθρακα και διυλιστήρια σε τοπικά υδατικά συστήματα. Τα πυροτεχνήματα εκτοξεύονται συχνά πάνω από λίμνες και ποτάμια και αυτά τα υποπροϊόντα καύσης μπορεί να βλάψουν τα υδρόβια οικοσυστήματα με την πάροδο του χρόνου. Οι ατμοσφαιρικοί ρύποι μπορούν επίσης να επηρεάσουν τους ανθρώπους, ιδιαίτερα εκείνους που πάσχουν από άσθμα.
