文／楊嘉慧 科學人雜誌
審稿／煙火工業同業公會
從南宋發明煙火一直到現在，煙火的基本組成：導火索、火藥、金屬鹽化合物都沒改變，但是煙火花樣卻不斷創新，現在更與電腦結合，把煙火藝術帶向全新境界。
每到新年或特別慶典，人們總喜歡以炫麗的煙火助興。煙火花樣從早期只能變換圖案、顏色等，到現在可以於極短時間內連續打出波浪式煙火或配合樂曲施放，使煙火秀越來越精采。
打出美麗煙火的秘密
雖然煙火花樣年年推陳出新，但是煙火彈裡的化學物質及結構幾乎大同小異。煙火彈包含導火索、火藥及光珠等。導火索在煙火彈的裡層，作用是控制引爆的時間，通常一公分長的導火索燃燒時間約一秒。火藥分兩部份，一是將煙火彈送至 80 公尺以上的高空，火藥高速燃燒時，會產生大量下衝氣體，形成反作用力將煙火彈往上推；另一部份火藥則是在高空引燃炸開，並誘使光珠燃燒發出光芒。光珠是決定煙火色彩的金屬鹽化合物，在攝氏數百度的高溫下，它們會氣化產生焰色，例如鈉鹽產生黃色光、鉀鹽是紫色光。煙火彈裡的所有材料用約 2~3 毫米厚的紙質球殼包住，煙火彈越大顆，球殼越厚。
台灣區煙火工業同業公會表示，煙火之所以能均勻炸出美麗的圓形，除了煙火彈為球形之外，填充物的多寡、均勻度、紙殼包裝強度、導火索的品質等都要精密控制。像製作火藥及光珠的原料要經磅秤量過，誤差不得超過 0.02 公克；原料也要磨成細粉，並用濾網篩過，使顆粒大小均在某個範圍之內；光珠則要滾成密度均勻的球體；而光珠與光珠的間隔須仔細算過，光珠與火藥之間也要以紙隔開，固定光珠與火藥的位置……。製作過程控制得越精準，就不會出現某些地方爆炸威力特別強、光珠射出光芒的時間不一、明暗度不同，或未達高空就爆炸等情形。此外，這樣也能控制所有煙火彈在空中爆炸的範圍及時間。一般常見的煙火彈直徑從 3 英吋至12 英吋都有，點燃火藥至煙火開花時間約 3~7 秒，而爆炸後的直徑範圍則在 80~300 公尺，高度為 80~450 公尺（見下表）。
煙火也有節奏感
設計煙火造型有很多種方法，最常用的方法是透過光珠排列，例如在半個煙火彈殼內先將光珠排成笑臉圖案，其他空間及另外半顆彈殼以可燃物粗糠及火藥填滿，就可以製造出笑臉圖案的煙火。然而，煙火彈打上去時，是旋轉升空，無法控制爆炸面的方向，因此，看到的笑臉可能是顛倒笑臉、歪臉，甚至看不清臉的形狀。這種特殊圖案的煙火通常會連續放好幾個，以增加看清圖案的機率；有些煙火還會變色，這是滾成多層次的光珠，如內層先滾鈉鹽，曬乾後再滾上鍶鹽，燃燒時由外向內燒，就會發出紫紅變黃的光芒。
此外，也可以調整煙火彈的升空角度與爆炸高度，讓煙火部份重疊，製造立體感。煙火彈都是先置入不鏽鋼或玻璃纖維材質的煙筒內，再點燃導火索施放。調整煙筒與地面的夾角，即可控制煙火彈是鉛直上拋或斜拋升空。早期施放煙火的方式是以人力一個個點燃導火索，近幾年已經改由電腦控制施放速度及時間，可以精確控制在某一秒點燃煙火，如此一來，就能配合樂曲，隨著節拍打出漂亮煙火，或選擇與樂曲相符的顏色，加強情緒渲染；而電腦控制也能讓數百顆煙火彈，在短短數十秒內連續施放完畢，使煙火秀有更多設計方式。
煙火秀是否能達到預期效果，得視當天天候情況，例如大風可能會使煙火爆炸角度比預設偏離很多；無風則會造成施放後的濃煙擴散速度太慢，使煙火變得不清晰，霧氣太濃同樣也會降低能見度。
台灣區煙火工業同業公會表示，煙火彈若能依照設計爆炸，會將煙火彈的每一部份都完全燒掉，不會有殘餘物掉下來砸到人；但實際施放煙火時，仍有其危險性，因為煙火彈旋轉升空時，可能震動過大，造成引線斷裂，形成未爆彈掉落地面，或是導火索品質不良，燃燒速度比預期快，而在離地面較近處就爆炸了。儘管施放煙火時，會選擇在空曠平地或河邊，四周淨空，不過，觀看煙火時，還是不要靠近施放地點，才能安全又盡興。
| 與背景融為一體的低空煙火秀 |
| 施放煙火通常要在空曠場地，與觀眾保持一定距離。不過，台北 101 的煙火秀卻在建築物內施放，這樣不會危險嗎？台灣區煙火工業同業公會表示，煙火分兩大類，一般在高空爆炸的高空煙火屬於火藥量多，危險性高的煙火；而台北 101 使用的低空煙火彈爆炸威力小，可以不必拉大觀眾與施放點的距離。這類煙火彈只有導火索、金屬鹽化合物（不需滾成光珠）和極少量火藥，外面用一層薄紙包住。 導火索點燃火藥後，除了產生反作用力，也會同時引燃光珠，射出光芒。這類煙火彈的外觀常見的有柱狀，施放後呈一直線往上衝。 低空煙火秀的設計有時會融入場地特色，讓觀眾留下深刻記憶。例如台北 101 煙火秀最常出現的是煙火從建築物的各樓層斜射出去。這種施放方式是將煙筒架在每層樓的陽台，煙筒與地面呈固定角度，時間一到，同時啟動每層樓按鈕，引燃煙 火彈；2009 年高雄世運開幕典禮的「環跑式」煙火，也以主場館為舞台，環繞建築物打出如海浪、花束般的精采圖樣。 |
