文／簡麗賢

時序遞嬗，台灣進入觀光旺季，澎湖的國際花火節、台北大稻埕夏日節不讓台北101跨年盛況專美於前，推出吸引遊客的煙火秀，促進觀光的經濟效益。施放煙火並非近代才有的事，古籍記載宋朝人於節慶時在觀海潮放煙火的情景，以及當時皇宮觀看煙火的故事。

談到全球大都市創意十足、推陳出新的跨年煙火表演，令人嘆為觀止，即使澎湖花火節、大稻埕夏日節的璀璨煙火秀，也相當震撼吸睛。台北101是全球第一座施放超大型跨年煙火的摩天大樓，吸引大量遊客觀賞，為台灣提升觀光能見度，為人津津樂道。根據台北101提供的資料，101高度為508公尺，原先規畫不是101層樓，最後取超越一百，因此為101；建築設計想法是「才高八斗」的竹節，節節高升，採用「每八層樓為一斗」的結構，每一斗皆設置露天陽台作為逃生出口，其平台能架設鷹架，適合作為發射煙火的場地，設計各種煙花堆疊燃放的效果。

短暫光熱 璀璨繽紛



儘管煙火秀短短浪漫了5至8分鐘，卻發射萬發以上的煙火彈，讓夜空綻放幾朵絢爛璀璨繽紛的煙火，從熱情如火的鮮紅色、耀眼的翠綠色，到璀璨的閃爍金光，令人讚歎卻轉瞬即逝的美麗圖騰，背後蘊藏著物理與化學的科學奧祕，融入美學藝術與精密的電子科技，呈現聲光的跨域煙火秀。

為何可以看到各式各樣顏色的煙火？可以兩次或三次爆炸？展現不同圖案的綻放效果？這些綜合表現涉及煙火的化學反應、氣體顏色與物理能階躍遷的科學概念。

化學反應 引爆火藥



一顆完整的煙火彈包含火藥、光珠與導火線（索）三部分。能引爆火藥的導火線隱藏在煙火彈內層，功能是控制引爆的時間，一般而言一公分的導火線燃燒時間是一秒，點燃導火線即能引爆火藥。

火藥由碳粉、硫磺或硝酸鉀組成，燃燒時化學反應產生氣體將煙火推至天空，並將光珠炸開。光珠內含有發光劑與發色劑的化學物質，發光劑是鎂與鋁的金屬粉末，鎂與鋁燃燒時會發出白光；發色劑則製造煙火五彩繽紛。不同的金屬化合物經燃燒後會產生不同顏色，例如鈉的化合物氯化鈉與硫酸鈉，在燃燒時會發出金黃色火焰；同樣的概念，鈣的化合物硝酸鈣與碳酸鈣，在燃燒時會發出磚紅色火焰；銅化合物燃燒後的焰色是綠色，鉀化合物燃燒後焰色則是淡紫色，鉛的化合物燃燒後焰色則是藍色等，煙火即利用金屬化合物燃燒的焰色特性交織而成鮮豔奪目的色彩。

從物理觀點探討上述的焰色，煙火的光與顏色來自於金屬離子在高溫燃燒下釋放的光譜。當金屬元素受到高溫與碰撞影響時，電子能量被激發，從穩定的基態跳躍到更高能階的受激態，這是量子物理的「能階躍遷」，當電子從較不穩定的高能階回到穩定的低能階位置時，就會釋放出特定頻率、波長與顏色的光。

至於煙火的圖案與光珠在煙火彈中的排列位置有關，爆炸後能形成瀑布、愛心或圓形等特殊圖案，製造在夜空中讓觀眾嘖嘖稱奇讚聲不絕的多彩畫面。