Τα πυροτεχνήματα, το μαγευτικό θέαμα που κοσμεί τον νυχτερινό ουρανό, αιχμαλωτίζουν το κοινό εδώ κι αιώνες, με την ομορφιά και τις εντυπωσιακές ιδιότητές τους. Με προέλευση από την αρχαία Κίνα, πριν από περίπου 2.500 χρόνια, αυτά τα εκθαμβωτικά, λαμπερά στοιχεία, έχουν εξελιχθεί σε έναν συνδυασμό χημείας και τέχνης. Με τις περίπλοκες συνθέσεις και τις ιδιαίτερες χημικές αντιδράσεις τους, τα πυροτεχνήματα δημιουργούν μια συμφωνία από ζωντανά χρώματα, σχήματα και ήχους που πυροδοτούν τη φαντασία μας. Από τις ζωντανές αποχρώσεις του κόκκινου, του μπλε και του πράσινου μέχρι τους αστραφτερούς καταρράκτες χρυσής βροχής, κάθε έκρηξη στον ουρανό αφηγείται μια ιστορία επιστημονικής εφευρετικότητας και οπτικής λαμπρότητας, προκαλώντας μας δέος για την απεριόριστη δημιουργικότητα που αναδεικνύεται με κάθε πύρινη έκρηξη.
1) Τι υπάρχει μέσα σε ένα πυροτέχνημα;
Μέσα σε ένα πυροτέχνημα, υπάρχουν πολλά βασικά στοιχεία που σε συνδυασμό, δημιουργούν το αποτέλεσμα που βλέπουμε στον ουρανό. Το πρώτο στοιχείο, είναι το «κέλυφος» του πυροτεχνήματος που αποτελεί το εξωτερικό, κυλινδρικό του περίβλημα. Συνήθως, είναι κατασκευασμένο από χαρτί ή χαρτόνι και περιέχει και προστατεύει τα εσωτερικά εξαρτήματα. Το κέλυφος μπορεί να έχει διαφορετικά σχήματα και μεγέθη ανάλογα με το επιθυμητό αποτέλεσμα. Όσο περισσότερο χαρτί περιλαμβάνει, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ήχος και η έκρηξη που θα ακολουθήσει.
Μέσα στο κέλυφος, υπάρχει ένα φυτίλι, το οποίο είναι ένα ειδικά σχεδιασμένο εξάρτημα που χρησιμεύει ως πηγή ανάφλεξης. Είναι ένας μακρύς, στενός σωλήνας ή ένα κορδόνι κατασκευασμένο από υλικό βραδείας καύσης, που συνήθως αποτελείται από μπαρούτι και άμυλο. Ο σκοπός του φυτιλιού είναι να παρέχει ελεγχόμενη και καθυστερημένη ανάφλεξη. Χρησιμοποιώντας διαφορετικά μήκη και τύπους φυτιλιών, οι πυροτεχνουργοί μπορούν να ελέγχουν το χρόνο και τη σειρά πολλαπλών πυροτεχνημάτων, διασφαλίζοντας ένα συγχρονισμένο και οπτικά ελκυστικό θέαμα.
Στη βάση του πυροτεχνήματος, υπάρχει και μαύρη σκόνη, ή αλλιώς μπαρούτι. Αποτελείται από κάρβουνο, θείο και νιτρικό κάλιο. Το νιτρικό κάλιο, με την ανάφλεξη, απελευθερώνει οξυγόνο και είναι το στοιχείο το οποίο προωθεί το πυροτέχνημα στον ουρανό.
Μέσα στο περίβλημα του πυροτεχνήματος, υπάρχουν και τα «αστέρια», δηλαδή, μικρά σφαιρίδια που περιέχουν τις χημικές ουσίες που είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία των πολύχρωμων εκρήξεων στον ουρανό. Αυτά είναι κατασκευασμένα με ένα μείγμα οξειδωτικών, καυσίμων και μεταλλικών ενώσεων για να παράγουν συγκεκριμένα χρώματα όταν αναφλέγονται.
2) Πώς εκρήγνυται ένα πυροτέχνημα;
Για να ανάψει ένα πυροτέχνημα, η φλόγα εφαρμόζεται στο φυτίλι. Εκείνο, που συνήθως είναι κατασκευασμένο από υλικά βραδείας καύσης, αναφλέγεται και αρχίζει να καίγεται. Καθώς η φλόγα ταξιδεύει κατά μήκος του φυτιλιού, φτάνει τελικά στο φορτίο ανύψωσης που βρίσκεται στη βάση του πυροτεχνήματος. Το φορτίο ανύψωσης είναι μια μικρή ποσότητα μπαρουτιού, που καίγεται γρήγορα και παράγει σημαντική ποσότητα οξυγόνου.
Το οξυγόνο δημιουργεί πίεση μέσα στο πυροτέχνημα, προωθώντας το στον αέρα. Μόλις εκτοξευθεί στον ουρανό, το πυροτέχνημα ανεβαίνει, προωθούμενο από τη δύναμη του οξυγόνου. Αυτή η ανοδική κίνηση επιτρέπει στο πυροτέχνημα να φτάσει στο επιθυμητό υψόμετρο για την έκρηξη. Ενώ το πυροτέχνημα ανεβαίνει, το φυτίλι συνεχίζει να καίγεται και όταν η καύση του φυτιλιού φτάσει σε ένα συγκεκριμένο σημείο του πυροτεχνήματος, αναφλέγεται το εκρηκτικό υλικό και τα «αστέρια». Ύστερα, παράγεται μεγάλος όγκος αερίων, δημιουργώντας τεράστια πίεση μέσα στο πυροτέχνημα, με αποτέλεσμα να σκάει, δημιουργώντας φως και ήχο.
3) Από πού παίρνει το χρώμα του το πυροτέχνημα;
Τα ζωηρά χρώματα που παρατηρούμε στα πυροτεχνήματα παράγονται από συγκεκριμένες χημικές ενώσεις που ονομάζονται μεταλλικά άλατα. Αυτά τα μεταλλικά άλατα προστίθενται στη σύνθεση του πυροτεχνήματος για να δημιουργήσουν διαφορετικές αποχρώσεις όταν αναφλέγονται. Με τη θέρμανση αυτών των στοιχείων, διεγείρονται ηλεκτρόνια και απελευθερώνουν την περίσσεια ενέργεια με τη μορφή φωτός. Τα άλατα στροντίου, όπως το ανθρακικό στρόντιο ή το νιτρικό στρόντιο, χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έντονων κόκκινων χρωμάτων.
Οι ενώσεις του χαλκού, όπως ο χλωριούχος χαλκός ή ο ανθρακικός χαλκός, παράγουν ζωηρά μπλε χρώματα όταν καίγονται. Οι ενώσεις του βαρίου, όπως το χλωριούχο βάριο ή το νιτρικό βάριο, είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία έντονων πράσινων χρωμάτων στα πυροτεχνήματα. Οι ενώσεις νατρίου, όπως το νιτρικό νάτριο ή το χλωριούχο νάτριο, παράγουν κίτρινα χρώματα όταν καίγονται. Οι ενώσεις του καλίου, όπως το νιτρικό κάλιο ή το υπερχλωρικό κάλιο, μπορούν να δημιουργήσουν μωβ ή βιολετί αποχρώσεις. Οι ενώσεις ασβεστίου, όπως το χλωριούχο ασβέστιο ή το ανθρακικό ασβέστιο, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πορτοκαλί χρωμάτων. Η ένταση και η απόχρωση των χρωμάτων μπορεί να επηρεαστεί από άλλους παράγοντες, όπως η παρουσία άλλων χημικών ουσιών, η θερμοκρασία στην οποία καίγονται, οι ενώσεις και το μέγεθος των σωματιδίων των μεταλλικών αλάτων.
…και λίγα ιστορικά γεγονότα για τα πυροτεχνήματα
Η δυναστεία των Τανγκ (618-907 μ.Χ.) στην Κίνα έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και τη διάδοση των πυροτεχνημάτων. Κατά τη διάρκεια της δυναστείας των Τανγκ, οι Κινέζοι αλχημιστές έκαναν σημαντικές προόδους στην αναζήτησή τους για ένα ελιξίριο αθανασίας.
Στα πειράματά τους, ανακάλυψαν κατά λάθος την πυρίτιδα, το βασικό συστατικό των πυροτεχνημάτων. Με την ανάπτυξη του τρόπου δημιουργίας των πυροτεχνημάτων, η δυναστεία, αναγνώρισε τις δυνατότητες της πυρίτιδας στον πόλεμο. Ανέπτυξαν πρωτόγονες μορφές όπλων με βάση την πυρίτιδα, συμπεριλαμβανομένων φλογοβόλων, βελών πυρός και εκρηκτικών βλημάτων.
Τα πυροτεχνήματα εδραιώθηκαν βαθιά στην κουλτούρα τους και χρησιμοποιούνταν για τον εορτασμό γιορτών, σημαντικών γεγονότων και θρησκευτικών τελετών. Καθώς η δυναστεία των Τανγκ επέκτεινε την επιρροή της, το ίδιο έκανε και η δημοτικότητα των πυροτεχνημάτων. Η γνώση της παραγωγής και χρήσης πυροτεχνημάτων σταδιακά εξαπλώθηκε σε άλλα μέρη της Ασίας και τελικά έφτασε στον ισλαμικό κόσμο και την Ευρώπη, με αποτέλεσμα να γίνει μια ανταλλαγή πολιτιστικών γνώσεων, συμβάλλοντας στη διάδοση την ανάπτυξη των πυροτεχνημάτων σε ολόκληρο τον κόσμο.