The Conversation: почему не существует синих фейерверков

Статьи по теме

• В 2024 году воспитатели Рязанской области будут получать на 24 тысячи рублей больше
• СП: Дорога смерти генерала ВСУ Валерия Зассырского
• В рязанском Пронске отец пятерых детей в 64 года ушел на СВО

Доктор биохимии и астробиологии Сесар Менор-Сальван, профессор Университета Алькалы (Испания) объяснил причину существования синего фейерверка только в виртуальном отображении (на фото фейерверк сделан синим при монтаже изображения).

«Из всех развлечений, которые дает нам химия, ни одно из них не обладает большей аппаратурой и великолепием, чем фейерверк. Ничто не производит более удивительного или разнообразного действия. Так и получается, что во время публичных празднеств фейерверки составляют интересную часть праздника, вызывая наплыв толпы. Удовлетворение зрителей доказывает вкус, который все народы имеют к такого рода развлечениям».

Так начинается «Руководство ракетчика и порохового стрелка» за авторством Хулио Россиньона, опубликовавшего энциклопедию фейерверков более полутора веков назад, в 1859-м. Эффект, производимый фейерверками на нас, с тех пор совершенно не изменился. Зрелище света, звука и полного цветового спектра. Впрочем, почти полного, поскольку в цветовой палитре фейерверков всегда чего-то не хватает: где синий?

Раскрашивание вспышек

Наблюдая расцветку неба вспышками света, образованными взрывами праздничных ракет, мы становимся свидетелями трансцендентного явления за пределами видимого: «танцующие» атомы.

При высокой температуре, после зажигания фитиля и взрыва пороха, элементы, из которых состоит ракета, улетучиваются в возникающем пламени, и развязывается великолепный процесс: передача энергии от пламени к атомам каждого элемента. В этот момент электроны «перескакивают» из своего нормального состояния в возбужденное состояние очень короткой продолжительности (порядка наносекунд). И когда электроны возвращаются на свое место, они испускают поглощенную энергию – в виде света.

Цикл повторяется на протяжении всего фейерверка в ночном небе. Свет, возвращаемый электронами, добавляет цвет пламени, которое в противном случае было бы почти невидимым.

Самое интересное, что видимые во время фейерверка цвета различны, потому что электроны имеют характерные «электронные скачки» в зависимости от элемента, к которому они принадлежат. Если в смеси есть соли натрия, то эти скачки создают желтую окраску, соли стронция – красную, соли алюминия – серую, соли бария – зеленую. При этом соли меди (теоретически) должны давать синюю окраску. Но в последнем случае процесс идет не так, как хотелось бы.

Цвет звезд

Используя это свойство электронов ученые могут анализировать цвет пламени и отличать одни элементы от других. Из этого процесса развился набор методов, называемый спектроскопией. Самым первым была разработана спектроскопия пламени, позволившая обнаружить некоторые элементы из-за того, что они вызывают окрасы пламени, которые прежде не наблюдались – к примеру, цезий и рубидий.

Этот старинный метод используется до сих пор, например, для определения количества натрия, калия и кальция в воде, которую мы пьем. А также он позволяет изучать состав звезд.

Методику стробоскопии пламени вы можете испытать дома, при помощи газовой горелки на плите. Если металлическую проволоку опустить в соленую воду, то после внесения ее в пламя его цвет сразу же приобретает интенсивную желтую окраску, характерную для натрия. Альтернативой способу с соленой проволокой является использование небольшого небулайзера – пустого флакона, прежде содержавшего средство от заложенного носа – путем заполнения его соленой водой, следом распыляемой прямо в пламя. Вы сразу же увидите присутствие натрия в воде, поскольку пламя пожелтеет.

Невозможность синей вспышки фейерверка

Комбинируя соли различных элементов можно получить широкий оттеночный ряд красных, желтых, зеленых, белых, пурпурных, фиолетовых или оранжевых вспышек фейерверка. Но синий сопротивляется. Спустя столетия после изобретения фейерверков производители и ученые по-прежнему бьются над комбинацией, позволяющей получить этот цвет для фейерверка.

Все потому, что цвет, который мы видим, является результатом комбинации различных скачков в каждом элементе. Наиболее распространены скачки в диапазоне от зеленого до красного. Синий является самым редким, поскольку, пусть «электронные скачки» и происходят в синей области для многих химических элементов, они также встречаются и в других, обычно более доминирующих цветах, и результирующая комбинация получается не синей. Так, к примеру, обстоит дело с цезием, дающим оттенок от розоватого до пурпурного.

Помимо химической сложности создания сочетаний синего цвета, подходящих для использования в фейерверках, существуют дополнительные проблемы. Цвета, создаваемые другими компонентами вспышки, накладываются на синий, образуя другие цветовые гаммы. Также наши глаза лучше воспринимают желтый и оранжевый цвета, которые будут доминировать над синим и зеленым.

К этому надо добавить, что синий цвет не особенно хорошо выделяется на фоне неба и даже ночью, когда наши глаза способны воспринимать фейерверки наиболее отчетливо.

Таким образом, хотя производители и продают ракеты, обещающие синий цвет, в действительности этот цвет будет тусклым, заметным лишь на очень короткое мгновение.