فوران رنگ و نور در آسمان شهر

آیا تاكنون به هنگام فرا رسیدن یك جشن ملی یا مناسبت عمومی، شاهد نورافشانی در شهر خود بوده اید و انفجار نورهای رنگارنگ و زیبا را بر فراز خانه ها و در آسمان شهر خویش نظاره كرده اید؟
امروزه، نورافشانی یا آتش بازی به یكی از زیباترین مراسم شادی و جشن در شهرهای كوچك و بزرگ جهان تبدیل شده و این قبیل مراسم همواره توجه شهروندان را به سوی خود جلب كرده و تحسین و شادی آنان را برای ساعاتی برانگیخته است.
در اینگونه جشن های عمومی، شهرنشینانی كه پیرامون یك میدان، پارك، پل یا هر نقطه دیگری گرد هم می آیند، رقص ذرات نورانی و رنگارنگ را در آسمان به تماشا می نشینند، اما شمار بسیار اندكی از این تماشاچیان از قوانین فیزیكی و شیمیایی نهفته در پشت این همه زیبایی خبر دارند.
به طور معمول، سه نكته مهم و اساسی از چشم تماشاچیان مراسم آتش بازی و نورافشانی دور می ماند: نخست ، شیمیدان هایی كه به طراحی مواد و تركیبات مورد نیاز آتش بازی می پردازند و آنها را به گونه ای می سازند كه منفجر نشوند. دوم آنكه انبوه جمعیت حاضر در چنین مراسمی در واقع سرگرم مشاهده جلوه ای زیبا از قوانین طبیعی و ماهیت قانون بقای انرژی در جهان هستند و سوم اینكه ذرات نورانی و درخشان در آسمان، نه مواد در حال احتراق، بلكه ذرات در حال سرد شدن هستند.
درخشش موشك های رنگارنگ در آسمان كه ثمره تلاش شیمیدان های متخصص در فن آتش بازی (pyrotechnics) به شمار می رود، برگرفته از هنر چینی ها است. این فن از زمانی آغاز شد كه چینی ها استفاده از پودرهای سیاه در آتش بازی های پر سر و صدا را برای ترساندن و دور كردن ارواح شیطانی شروع كردند و سپس این هنر، روز به روز در كشورهای مختلف جهان تكامل بیشتری پیدا كرد.
تركیبات اصلی در پودرهای سیاه چینی ها یا هر یك از مواد ویژه آتش بازی مدرن مشابه یكدیگر و شامل یك منبع سوخت و یك اكسید كننده هستند. وظیفه سوخت در یك موشك آتش بازی همچون موم موجود در یك شمع، ایجاد حرارت است و اكسید كننده نیز اكسیژن كافی بیشتری برای ایجاد واكنش مطلوب فراهم می آورد و روند پیشرفت واكنش شیمیایی را تا حد ممكن تسهیل می كند و اشتعال را سرعت می بخشد.
هرچه آرام تر، بهتر
اگرچه تركیبات اساسی موجود در یك موشك ویژه آتش بازی، چندان عجیب و پیچیده نیست، اما انجام یك نورافشانی عوامل دیگری را نیز به جز وجود این تركیبات اولیه و قرار دادن آنها در كنار یكدیگر می طلبد.
شیمیدان های متخصص در فن آتش بازی (Pyrotechnic chemists) كه برای اجرای موفقیت آمیز یك مراسم آتش بازی زیبا و حیرت انگیز تلاش فراوانی می كنند، رمز زیبایی نتیجه فعالیت خود را در دو نكته مهم می دانند: نخست آنكه مواد ساخته دست آنان در آسمان منفجر نشود و با ایجاد صدای شدید، مردم و تماشاچیان را وحشت زده نكند و دیگر آنكه روند پیشرفت واكنش شیمیایی تا اندازه ممكن آرام و آهسته باشد یا به بیان دیگر، فوران نور و رنگ در آسمان دوام بیشتری بیابد. به این ترتیب، تماشاچیان لذت بیشتری از مشاهده مناظر رنگارنگ زیبا در آسمان خواهند برد و برای رسیدن به این هدف، شیمیدان ها باید موارد متعددی را به دقت مورد توجه قرار دهند. یكی از این موارد مهم در فن آتش بازی، اندازه ذرات تركیبات مختلف به كار رفته در موشك است كه باید به طور دقیقی مورد توجه سازندگان آن قرار گیرد. همچنین نكته دیگر، شیوه تركیب این ذرات با یكدیگر است وتنها با رعایت هوشمندانه این دو اصل، می توان در نهایت، اجرای یك مراسم آتش بازی یا نورافشانی بسیار زیبا و حیرت آور را در میان انبوهی از ناظران مشتاق تحقق بخشید. برای آرام كردن روند اشتعال در موشك های آتش بازی، شیمیدان ها از دانه های بزرگی از مواد شیمیایی مورد نظر خود بهره می گیرند، به طوری كه قطر این دانه ها به ۲۵۰ تا ۳۰۰ میكرون، یعنی به اندازه یك دانه شن كوچك می رسد. همچنین متخصصان این فن به این نكته مهم و ظریف توجه دارند كه ذرات ساخته شده را نباید به شدت با یكدیگر مخلوط كرد. آنها به این ترتیب، روند تركیب شدن ذرات با اكسید كننده و ایجاد اشتعال را دشوارتر می سازند و سبب می شوند تا فرآیند اشتعال تا اندازه ممكن با كندی و آهستگی بیشتری پیش رود و نمای درخشان تری در آسمان پدید آید.
در برخی از قسمت های موشك آتش بازی، حتی از دانه های درشت تری از تركیبات اشتعال پذیر استفاده می شود كه قطر آنها گاهی به یك هزار میكرون نیز می رسد. این ذرات با پودر سیاهی محصور می شوند و از تركیب آنها با هوا در حضور اكسید كننده، احتراق ایجاد می شود و بارقه های درخشان و رنگارنگ آسمان شب را پر از زیبایی می كند.
برای مثال، می توان از وارد كردن دانه های آلومینیومی در این راكت ها نام برد. در این حالت، ذرات آلومینیومی درشتی به تركیبات افزوده می شود و این امر، به افزایش جرقه های رنگی موشك ها كمك می كند.
آلومینیوم در دمای یك هزار و ۵۰۰ درجه سانتیگراد (۲ هزار و ۷۰۰ درجه فارنهایت) جرقه های طلایی رنگ بسیار زیبایی تولید می كند كه می تواند تماشاچیان را به وجد آورد. همچنین این ماده در دمای بالاتر و در حدود ۳ هزار درجه سانتیگراد (۵هزار و ۴۰۰ درجه فارنهایت) جرقه های سفید رنگی به وجود می آورد كه می تواند در تركیب با سایر جرقه های رنگی، نمای خاطره انگیزی را در آسمان به تصویر كشد.
افسون رنگ ها
صرف نظر از كلیاتی كه به آنها اشاره شد، ایجاد رنگ های افسونگر در پیش چشم تماشاچیان نیز موضوع مهم دیگری است كه متخصصان فن آتش بازی برای افزایش موفقیت خود در جلب رضایت بینندگان، توجه ویژه ای به آن دارند.
شیمیدان ها از تركیبات گوناگونی برای تولید رنگ های مختلف در آسمان استفاده می كنند و این عمل را به لطف قانون نخست ترمودینامیك انجام می دهند؛ قانونی كه از طبیعت و ماهیت بقای انرژی سخن می گوید. در واقع، انرژی از آتش ایجاد شده در سوخت اصلی، به اتم های مواد و تركیبات رنگین انتقال می یابد و الكترون های موجود در اتم های این تركیبات را به حالت برانگیخته در می آورد و به آنها انرژی بیشتری می بخشد. به این ترتیب، الكترون ها از هسته اتم های خود دور می شوند و به مدارهای بالاتری می روند. سپس به هنگام سرد شدن این اتم ها، الكترون های برانگیخته شده انرژی خود را از دست می دهند و از مدارهای دور از اتم به مدار اولیه خود باز می گردند و در جریان این انتقال به مدار پایین تر، انرژی آزاد می كنند و این انرژی آزاد شده در قالب تشعشعات نورانی و رنگینی ظهور می یابد.
به بیان دیگر همچنان كه شیمیدان ها می گویند، در جریان اجرای یك نمایش نورافشانی یا آتش بازی، آنچه كه تماشاگران در قالب فوران جرقه های نورانی و رنگارنگ در آسمان می بینند، اشتعال و احتراق ذرات نیست. كارشناسان تاكید می كنند آنچه شما در این هنگام می بینید، در واقع ذراتی است كه در حال سرد شدن هستند و با سرد شدن اتم های این تركیبات و انتقال الكترون هایشان به مدارهای كم انرژی تر، مقداری انرژی به شكل نورهای رنگین در آسمان ساطع می شود.
از سوی دیگر، نوع رنگ یا رنگ هایی كه هر موشك آتش بازی در آسمان ایجاد می كند، بستگی مستقیم به مواد به كار رفته در آن و نیز بستگی به دمایی دارد كه احتراق اولیه ذرات در آن دما رخ می دهد.
هر یك از عناصر موجود در طبیعت، از ویژگی های اتمی متفاوتی با یكدیگر برخوردارند و به بیان دیگر، امضای منحصر به فرد هر نوع اتم، نوری است كه در جریان حركت الكترون هایش از مدار های پر انرژی به مدار های كم انرژی به وجود می آید و از آن اتم به خارج ساطع می شود.
تفاوت رنگ این نورها نیز در انرژی و طول موج آنها است كه در قالب تفاوت در رنگ ظهور می یابد. برای مثال، استرنسیوم رنگ قرمز، مس رنگ آبی، باریم رنگ سبز و نیز سدیم رنگ زرد - نارنجی به وجود می آورد. همچنین همانند نقاش هایی كه از تركیب رنگ های پایه، رنگ های تركیبی و مورد نظر خود را تولید می كنند، با تركیب این قبیل مواد نیز می توان به یك رنگ تركیبی و زیبا دست یافت. برای مثال، با تركیب ذرات استرنسیوم (قرمز) و مس (آبی) در راكت ویژه آتش بازی، می توان رنگ بنفش را در آسمان ایجاد كرد.
الگو و صدای انفجار
طرح و الگوی انفجار موشك های آتش بازی در آسمان و نیز صدای تولید شده توسط آن، موضوع مهم دیگری است كه اهمیت بسزایی در برگزاری مراسمی زیبا دارد.
ایجاد سوت یا به اصطلاح صفیر اولیه این موشك ها بسیار آسان و عادی است. سازندگان موشك ها به این منظور، سوخت پایه را درون لوله های نازكی بسته بندی می كنند، به طوری كه یكی از دو انتهای این لوله ها باز گذاشته می شود. به این ترتیب، زمانی كه جریان اشتعال سوخت از دهانه باز لوله به سوی داخل آن پیشروی می كند، دی اكسید كربن ایجاد شده از دهانه باز لوله خارج می شود و صدای سوت یا صفیر ویژه ای را در این میان به وجود می آورد.
از سوی دیگر، الگو و طرح انفجار نور در آسمان بستگی مستقیم به شیوه بسته بندی سوخت پایه و دانه های رنگزا دارد و با تغییر در چینش و بسته بندی این مواد نسبت به یكدیگر، می توان انواعی از تركیب های گوناگون را در طرح فوران رنگ و نور در آسمان ایجاد كرد. در یك مراسم نورافشانی، مردم فقط ظاهری زیبا و رنگارنگ را در آسمان شهر خویش به تماشا می نشینند، فارغ از آنكه برای ایجاد چنین نمای زیبایی باید با بهره گیری از قوانین فیزیكی و شیمیایی، ظریف ترین برنامه ریزی ها را در انتخاب و بسته بندی مواد مختلف برای ایجاد طرح زیبایی از فوران نور در آسمان انجام داد.

فرهاد رضایی

منبع : روزنامه جوان