Pierwsze fajerwerki budowano, by odstraszać złe duchy. Spalano suszone łodygi bambusowe, by wydawały charakterystyczne trzaski. Później wypełniano je różnymi substancjami. Rozrywka zaczęła się wraz z rozwojem chemii. Odkrywano coraz to nowe substancje czy związki, których wcześniej nikt nie podejrzewał o wybuchowe konotacje. Dziś wiele z nich znaleźć można w petardach, bombkach czy rakietach.

To wszystko fizyka…
Wybuchające na niebie sztuczne ognie to jedna z lepszych ilustracji tzw. zasady zachowania pędu. To dokładnie ta sama reguła, która tłumaczy, dlaczego wyskakując z pokładu łódki na brzeg czy molo, powodujemy, że łódka zaczyna odpływać. No właśnie, dlaczego? Bo – jak powiedziałby fizyk – w układzie, w którym nie działają siły zewnętrzne, pęd układu musi zostać zachowany. Oczywiście w wyżej opisanym przykładzie z łódką i jej pasażerem działają siły zewnętrzne – siły oporu, ale są one małe i można je pominąć. Tak więc jeżeli pasażer łódki wskakuje z jej pokładu na molo – łódka zaczyna się poruszać w przeciwnym kierunku. Można by powiedzieć, że ruch łódki równoważy ruch jej pasażera. Z im większym impetem wyskoczy on z łódki, tym szybciej łódka zacznie odpływać w przeciwnym kierunku. Co to ma wspólnego z fajerwerkami? Człowiek płynący na łódce to układ składający się z dwóch elementów. Petarda rozrywana nad naszymi głowami to układ składający się z setek, a może nawet tysięcy elementów. Fizyka pozostaje taka sama. Każdy wybuch jest w pewnym sensie symetryczny. Jeżeli kawałek petardy leci w prawo, inny musi – dla równowagi – lecieć w lewo. Jeden do przodu, to inny do tyłu. W efekcie malujące się na ciemnym niebie wzory mają kształty kul, okręgów czy palm. Zawsze są jednak symetryczne.

…czy może chemia?
Najczęściej występującą barwą na pokazach sztucznych ogni są pomarańczowa i czerwona. Pojawiają się też inne kolory. Skąd się biorą? Wszystko zależy od tego, z czego zrobiona, a właściwie z dodatkiem czego zrobiona jest petarda. Jej zasadnicza część to środek wybuchowy, ale czar tkwi w szczegółach. I tak, za często występujące pomarańcz i czerwień odpowiedzialne są dodane do materiału wybuchowego wapń i bar. Inny pierwiastek – stront – powoduje, że eksplozja ma kolor żółty, związki boru i antymon, że zielony. Ale to dopiero początek kolorowej tablicy Mendelejewa. Bo płomienie może barwić także rubid – na kolor żółto-fioletowy, cez na fioletowo-niebieski i bar na biało. Potas spowoduje, że niebo stanie się liliowe, a miedź, że niebieskie. W produkcji fajerwerków wszystkie chwyty są dozwolone – o ile wykonuje je specjalista pirotechnik. Bo o efekt toczy się gra. Tak więc mieszanie poszczególnych związków jest nie tylko wskazane, ale pożądane. Specjalista spowoduje, że w czasie pokazu na niebie będzie można podziwiać więcej barw niż w łuku tęczy. Będą się pojawiały dokładnie w tym momencie, w którym chce je przedstawić twórca sztucznych ogni. Wszystko według wyliczonego co do ułamka sekundy scenariusza. Ale czy na pewno tylko o kolory chodzi? Co z dymem? Co z hukiem?

To sztuka
Żeby petarda zdrowo nadymiła, trzeba zaopatrzyć się w zapas chloranu potasu, laktozę i barwniki – w zależności od oczekiwanego koloru dymu. Petardy błyskowe będą wypełnione magnezem, a hukowe i świszczące będą zawierały duże ilości nadchloranów i soli sodu i potasu. Można też wyprodukować mieszaninę iskrzącą, a wtedy przyda się węgiel drzewny, albo oświetlającą. W praktyce – szczególnie w ładunkach profesjonalnych – różnego rodzaju mieszanki stosuje się razem. Nie wszystkie, w jednym worku, ale ułożone w odpowiedniej kolejności. Jak zadbać o chronologię w czasie trwającej ułamki sekund eksplozji? To jest właśnie sztuka. Ładunek pirotechniczny wygląda trochę jak cebula. Składa się z wielu warstw. Petarda najpierw musi wznieść się w powietrze. Ani nie za wysoko, ani nie za nisko. W pierwszym wypadku efekt wizualny będzie marny, a w drugim – gdy wybuchnie zbyt blisko widzów – może dojść do tragedii. Prawdziwa magia zaczyna się, gdy ładunek jest już wysoko nad głowami. Poszczególne warstwy zapalają się od siebie i w zaplanowanej wcześniej kolejności wybuchają. Widz z zapartym tchem podziwia gęste kule rozrastającego się we wszystkich kierunkach różnokolorowego ognia, albo błysk i kilka opadających w bezwładzie długich ognistych języków. Gdy wszystko wydaje się skończone, nagle pojawiają się migoczące gwiazdki albo wirujące wokół własnych osi ogniste bombki. Po nich jest ciemność i cisza. Do następnej eksplozji, innej niż poprzednia. Sztuczne ognie można sprowadzić do chemii materiałów wybuchowych. Można też powiedzieć, że są wręcz encyklopedycznym przykładem znanej każdemu fizykowi zasady zachowania pędu. Ale tak na-prawdę to czary.

Co nadaje kolor sztucznym ogniom?
karminowy: lit, bar i sód
szkarłatny: stront i bar
czerwono-żółty: wapń i bar
żółty: stront, śladowe ilości sodu i wapnia
biały: cynk i bar
szmaragdowy: miedź i tal
niebiesko-zielony: związki fosforu ze śladowymi ilościami kwasu siarkowego lub kwasu borowego
jaskrawy zielony: antymon i amon
żółto-zielony: bar i molibden
lazurowy: ołów, selen i bizmut
jasnoniebieski: arszenik
fioletowy/liliowy: niektóre związki potasu z dodatkiem sodu i litu
purpurowy: potas, rubid i cez.

Błysk historii
W Polsce pokazy sztucznych ogni odbyły się po raz pierwszy w 1918 r., kilka dni po ogłoszeniu niepodległości. Trwały wtedy zaledwie 3 minuty. Pierwsze znane pokazy sztucznych ogni zorganizowano
na dworze cesarskim w Chinach w roku 468 po Chr.