เมื่อวิทยาศาสตร์รวมตัวกับศิลปะแห่งจินตนาการ ดอกไม้ไฟอันงามตระการก็ถูกบันดาลขึ้น
หลายคนคงจะทราบดีว่าวันที่ 4 กรกฎาคมของทุกปีนั้นมีความสำคัญกับประชาชนบนดินแดนแห่งเสรีภาพของประเทศสหรัฐอเมริกาแค่ไหน วันชาติของสหรัฐฯ หรือที่เรียกกันว่า Fourth of July ถือเป็นวันหยุดประจำปีที่เด็กๆ รวมถึงผู้ใหญ่หลายๆ คนต่างรอคอย เพราะมันจะเป็นเพียงหนึ่งวันในรอบปีที่จะได้เห็นขบวนพาเหรดสวยงามบนท้องถนนในตอนกลางวัน พร้อมลูกอม ลูกกวาด สารพัดหลากสี หลากรส ที่จะโปรยแจกแก่เด็กเล็ก เด็กโข่ง และผู้ใหญ่ที่อยากกลับไปเป็นเด็ก ซึ่งยืนรอชมขบวนอยู่ทั้งสองฝั่งของถนน ก่อนที่จะมีไฮไลท์ภาคกลางคืน ซึ่งก็คือการแสดงพลุ หรือดอกไม้ไฟ อันเป็นธรรมเนียมที่ถือปฏิบัติเป็นประจำทุกปี ทุกที่ ทุกเมืองของสหรัฐฯ
พลุ หรือดอกไม้ไฟ ที่ระเบิดแตกกระจาย ส่องสว่างสวยงามอยู่บนท้องนภายามราตรี ก่อเกิดเป็นสีและรูปร่างที่แตกต่างกันออกไปนี้ ไม่ได้เกิดจากความบังเอิญแต่อย่างใด หากแต่เกิดจากความตั้งใจในการนำศิลปะเข้าไปผสานกับวิทยาศาสตร์ทั้งทางเคมี ฟิสิกส์ และแม้กระทั่งคณิตศาสตร์
ได้เวลาล้วงลับตับแตกถึงเนื้อในดอกไม้ไฟกันแล้ว ไปดูสิพลุที่ถูกจุดแต่ละลูกกลายเป็นดอกไม้ไฟที่บานสะพรั่งอยู่บนท้องฟ้าได้อย่างไร?
พลุแต่ละลูกจะประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน คือ สายชนวน ดินปืน เม็ดดาวหรือสารที่ทำให้เกิดสี และชนวนระเบิด เมื่อเราจุดระเบิดที่แท่นจุด ซึ่งมีลักษณะเป็นท่อโลหะทรงกระบอก สายชนวนจะติดไฟ พร้อมๆ กับที่พลุจะลอยสูงขึ้นสู่อากาศ โดยพลุจะลอยขึ้นไปได้สูงแค่ไหนนั้นก็ขึ้นอยู่กับความยาวของสายชนวน เมื่อสายชนวนนั้นไหม้หมด ชนวนระเบิดก็จะทำงาน ทำให้พลุแตกระเบิดออกโดยมีเชื้อเพลิงที่เป็นตัวช่วยในการระเบิดอย่างดี คือ ดินปืน การระเบิดส่งผลให้เม็ดดาวที่กำลังหลับใหลอยู่ภายใน ตื่นตกใจแตกกระจายออกไปคนละทิศคนละทาง และเผาไหม้ในอากาศ ทำให้เราเห็นเป็นเส้นหรือลำแสงสีต่างๆ ประหนึ่งกลุ่มฝนดาวตกแต่งตัวแฟนซีมาเยือนโลก โดยพระเอกที่ทำให้เกิดแสงหลากสีของเรานี้ ก็คือ เจ้าเกลือโลหะ (Metal salts) ยกตัวอย่างเช่น แคลเซียมคลอไรด์ (calcium chloride) และ โซเดียมไนเตรต (sodium nitrate) ซึ่งซ่อนตัวอยู่ในเม็ดดาว โดยขณะที่เกิดการเผาไหม้เจ้าเกลือโลหะนี้จะดูดซับเอาพลังงานความร้อนไว้ ก่อนที่จะปลดปล่อยพลังงานนั้นออกมาในรูปของแสงสีต่างๆ นั่นเอง
ถ้าอยากรู้ว่าโลหะตัวไหน ให้สีอะไร ดูได้ตามตารางครับ
- สีแดง ได้จาก สตรอนเทียมและลิเธียม
- สีส้ม ได้จาก แคลเซียม
- สีเหลือง ได้จาก โซเดียม
- สีขาว ได้จาก แมกนีเซียมและอลูมีเนียม
- สีเขียว ได้จาก แบเรียม
- สีน้ำเงิน ได้จาก ทองแดง
- สีม่วง ได้จาก การผสมกันระหว่างสตรอนเทียมกับทองแดง
- สีเงิน ได้จาก ไทเทเนียม แมกนีเซียม และอลูมีเนียม
ดอกไม้ไฟ ศิลปะแห่งการจัดวาง
ดังที่นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกท่านหนึ่งได้กล่าวไว้ว่า “จินตนาการสำคัญกว่าความรู้” Imagination is more important than knowledge. ถือเป็นคำอธิบายอย่างดีถึงลูกเล่น แสงสี และลวดลายที่หลากหลายในการระเบิดของดอกไม้ไฟ สิ่งเหล่านี้ล้วนเกิดขึ้นด้วยความตั้งใจ จากจิตนาการและความคิดสร้างสรรค์ของมนุษย์ ที่ประยุกต์ ปรับเปลี่ยนและดัดแปลงขนาด รูปร่าง ความหนาแน่น ส่วนผสม และวิธีจัดเรียงเม็ดดาวนั่นเอง
- [บนซ้าย] สีอันหลากหลายของดอกไม้ไฟบนท้องฟ้า เกิดจากการบรรจุเม็ดดาวที่ประกอบด้วยเกลือโลหะมากมายหลายชนิด ส่วนความยาวและความสว่างของลวดลายดอกไม้ไฟนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของเม็ดดาว
- [บนขวา] การที่เราเห็นดอกไม้ไฟเปลี่ยนสีได้นั้น เนื่องจากมีการใส่เกลือโลหะต่างชนิดกันภายในเม็ดดาวแต่ละเม็ด เกลือโลหะที่อยู่บริเวณผิวด้านนอกของเม็ดดาวจะเกิดการเผาไหม้ในอากาศก่อน จนเมื่อถึงชั้นด้านในที่เป็นเกลือโลหะต่างชนิดกัน เมื่อเผาไหม้จึงให้สีที่แตกต่างไป เราจึงเห็นลวดลายบนดอกไม้ไฟเปลี่ยนสีไปนั่นเอง
- [ล่างซ้าย] ขนาดและรูปร่างของเม็ดดาว ก็มีผลต่อขนาดและรูปร่าง และความเร็วในการระเบิดและแตกตัวของดอกไม้ไฟด้วย
- [ล่างขวา] ดอกไม้ไฟรูปวงกลม วงแหวน ฝ่ามือ ต้นวิลโลว์ ดอกเบญจมาศ และรูปทรงอื่นๆ ล้วนเกิดจากตำแหน่งการจัดวางเม็ดดาวในรูปแบบที่แตกต่างกันไป
