臺灣的節慶與化學：臺北101跨年煙火（上）／張元宇、楊水平

星期日 , 20, 7 月 2014 yangsp 本期專題, 第2期／2014年7月留言功能已關閉

臺灣的節慶與化學：臺北101跨年煙火（上）

張元宇、楊水平*

國立彰化師範大學化學系
*[email protected]

n 煙火的歷史

煙火的起源與火藥息息相關，1964年的《馬克斯恩格斯全集》第十四卷《炮兵》一文就有提到「在中國，還在很早的時期就用消石和其他引火劑混合製成了煙火劑，並把它使用在軍事上和盛大的典禮中。」文中的消石是指硝酸鉀（KNO₃）。

南北朝（西元420~589年）陶弘景《本草經集注》中記載：「先時有得一種物，其色理與朴消大同小異，朏朏如握雪不冰，強燒之，紫青煙起，雲是真消石也」。文中的朴消是指硫酸鈉（Na₂SO₄）。

周密《後武林舊事》記載宋孝宗觀海潮放煙火的情景說：「淳熙十年（西元1183年）八月十八日，上詣德壽宮，共請兩殿往浙江觀潮……管軍命於江面分布五陣，乘騎弄旗，標槍舞刀，如履平地。點放五色煙炮滿江、及煙收、炮息，則諸船盡藏，不見一隻。」周密也在《齊東野語》（西元1225年至1264年）中記載當時皇宮觀看煙花的故事，說明當時爆竹和煙火盛行，並成為皇宮的娛樂活動。在元朝和明朝年間，許多詩人、文學家有相關鞭爆煙火的記述。自清代以來，鞭爆煙火已經普遍使用。

近千年來，煙火的顏色是黑火藥（black powder）產生的橙色閃光或火花以及金屬粉末的白色火花，圖1是在1749年英國倫敦的皇家在泰晤士河上燃放煙火的蝕刻作品。演進到1930年代，在義大利南部有化學領域的老“火師傅”，加入金屬鹽和氯化物粉末到煙火的組成，創造紅色、綠色、藍色和黃色的焰色。當時氯酸鉀（KClO₃）是一種新的氧化劑，燃燒比硝酸鉀更快且更熱，創造新的煙火顏色並且使之更深和更亮。當時藉由電解獲得的純鎂和純鋁，也使煙火燒得明亮。當細粉末的以合適比例與氧化劑混合得到的閃光粉，比黑火藥的燃燒更熱且更快。

圖1：在1749年英國皇家在泰晤士河上燃放煙火的情景

（圖片來源：Fireworks, wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Fireworks.）

臺灣開始自行製作煙火的起源有二：（一）中華民國政府撤退來台之時，聯勤兵工廠的李蘭亭老先生參考日本書籍並自行研發；和（二）有人直接自日本引進技術。無論是哪種起源，臺灣煙火的製作歷史與日本有很大的淵源。早期臺灣開始施放煙火是國慶煙火，時至今日重要節慶或私人慶賀也常施放煙火，臺北101（Taipei 101）跨年煙火表演至今已有十次之多，備受國際關注和國人喜歡，如圖2所示。

圖2：臺北101跨年煙火表演之一

（圖片來源：蔡孟哲，MJohns Photography，http://mjohns.co。）

n 地面煙火和高空煙火

根據煙火管理條例，爆竹煙火係供節慶、娛樂及觀賞之用，不包括信號彈、煙霧彈或其他類似物品，其分類如下。高空煙火：指煙火主體直徑在七點五公分以上，其火藥作用時垂直方向射程在七十五公尺以上者。一般爆竹煙火：指前款以外，其火藥作用後會產生火花、旋轉、飛行、爆音或煙霧等現象者。

煙火可分成兩方面：高空煙火（aerial fireworks）與地面煙火（ground-based fireworks）。高空煙火如國慶煙火，臺北101跨年煙火秀雖然在高處施放，但是其技術和效果接近地面煙火。高空煙火需要火藥量多，是高危險性的煙火；而臺北101煙火使用火藥少爆炸威力小，施放地點不必拉大與觀眾的距離。圖3是地面煙火施放的兩款效果。

圖3：地面煙火的二款效果

（圖片來源：由左而右，Cayusa, flickr,https://www.flickr.com/photos/cayusa/2640624383/；FleurP, flickr, https://www.flickr.com/photos/fleurphillips/2773607897/。）

臺灣煙火工業同業公會吳思源理事長表示，煙火分為兩類：高空煙火與花束煙火。高空煙火是火藥和光珠裝在圓形彈殼（煙火彈）內，彈殼下方有發射用的火藥，射到高空中圓形彈殼才爆炸，光珠才釋放各種焰色；而花束煙火則是在發射的同時就引燃煙火彈，光珠放出各種顏色光芒。國慶日煙火屬於高空煙火，臺北101煙火屬於花束煙火。

花束煙火是黑火藥放在發射筒的底部，再塞入各種光珠，點然黑火藥就會點燃光珠，產生各種花樣。至於，臺北101煙火有些在發射出去相當距離後才發光，吳思源說，這種效果是在光珠外層裹黑火藥，射出時黑火藥先點燃，等到燃燒到內層的光珠才發光，造成延遲發光的效果。

高空煙火的花樣不勝枚舉而且繽紛璀璨。高空煙火彈有許多不同的尺寸，常見者有直徑從3～12英寸（7.6~30.5公分），從點燃火藥至煙火開花的時間約3~7秒，爆炸後的直徑範圍在80~300公尺，高度為80~450公尺。7英吋的煙火彈原本是日本獨有的品種，臺灣承襲日本的傳統，每年國慶煙火的煙火彈中7英吋的數量頗為龐大。建國百年國慶煙火10月10日晚間，在彰濱工業區施放，首度施放16英吋（40.6公分）焰火彈，比過去12英吋的體積足足大上一倍多，此煙火在高空中畫出寬1200公尺的大範圍彈幕。日本甚至發射過36英吋的巨型煙火彈，在裝設此煙火彈時，需要用大吊車才能裝進發射管。通常，高空煙火與地面煙火一起施放，以增加變化的花樣，如圖4所示。

圖4：高空煙火與地面煙火一起施放

（圖片來源：由左而右，孤雲出岫Free Cloud, flickr, https://www.flickr.com/photos/kent1124/8251835186/；InstantPyro, flickr, https://www.flickr.com/photos/pyroeffect/14640308938/。）

n 臺北101跨年煙火

臺北101摩天大樓於2004年12月31日啟用，曾於2004年12月31日至2010年1月4日期間，擁有世界第一高樓的紀錄，目前是世界第五高樓。2005年1月1日成為全球有記錄以來，第一座施放超大型煙火的摩天大樓，最高施放點高達508公尺，位於大樓的尖塔頂部，是全世界施放點離地面最高的煙火。2008至2009年跨年表演施放的煙火數量高達16000發，創下世界上摩天大樓施放煙火數量最高的紀錄，相當受到國際媒體關注。

美國有線電視新聞網（CNN）2012年評選全球十大最夯跨年景點，臺北101跨年煙火秀世界排名第九名。CNN表示，臺北市以創新手法，在跨年夜當晚，把樓高508公尺的101摩天大樓，變身成一束火樹銀花，長達188秒的跨年煙火秀，讓人歎為觀止。

臺北101跨年煙火秀在煙火施放時間和施放煙火彈方面，2005年1月1日：30秒、3000多發，施放紅、白二色火花。2006年：128秒，8100發。2007年：188秒，9000發。2008年：188秒，12000發。2009年：188秒，16000發。2010年：188秒，22000發。2011年：288秒，30000發，建國百年慶典活動。2012年：202秒，30000發，除方塊型、飛瀑型煙火外，增加平行及向下的角度，使煙火呈現更多層次。2013年：188秒，22000發，第一次施放高空煙火，以「冷光低煙」（cold luminescence and low emission levels）打造色彩鮮豔及講究環保的跨年煙火秀。2014年：218秒，24800發。每年施放煙火彈數量非常多，施放煙火的花樣和火花的密度在視覺上目不暇給。

n 臺北101大樓煙火架設

臺北101大樓地上有96層，地下有5層，高508公尺。此大樓結構如同竹節般，第27層至第90層，共8節，每一節有8層樓，每一節有向外延伸的平台（陽台），如圖5所示。

圖5：臺北101大樓結構每節有向外延伸的平台，適合發射煙火

（圖片來源：Taipei 101, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Taipei_101.）

臺北101跨年煙火秀的煙火架設與高空煙火有很大的不同，此大樓平台如同小型地面，可架設鷹架，成為很適合發射地面煙火的場所，其煙火彈發射筒的架設是，先在高樓的平台上架設鷹架，再固定發射筒於鷹架上，然後從高樓向夜空射出短程距離的煙火，如圖6所示。

圖6：臺北101大樓的平台可架設鷹架，適合發射煙火

（圖片來源：林伯東，大紀元，http://www.epochtimes.com/b5/10/12/16/n3115154.htm。）

臺北101大樓位於市中心，施放煙火的射程短，附近有大批民眾觀賞，必須小心建築本體和周邊建築的安全以及觀眾的人身安全；而且大樓煙火施放地點離地面數百米，夾帶著強勁的風勢，任何一根煙火發射偏離，可能造成觀眾的受傷。因此，臺北101煙火採用架設鷹架的方式，每一根煙火彈發射筒的發射方位和順序都必須穩定地固定於鷹架上，如圖7所示。發射筒的架設是以一個煙火彈或一組數個煙火彈為單位，以增加煙火的變化效果，如圖8所示。