Khoa Học Tự Nhiên

Nguồn: Smithsonian.com | Dịch: Mèo Bông

Tương tự như mọi khi, Lễ Độc Lập năm nay cũng chắc chắn sẽ có những bữa tiệc trình diễn pháo hoa hoàng tráng. Đã từ rất lâu rồi, những chùm pháo hoa lộng lẫy đã trở thành nhân tố làm kinh ngạc khán giả khắp thế giới, và nếu những hình ảnh phía trên là đúng, pháo hoa cho lễ mừng năm nay vẫn sẽ tuyệt vời như các đàn anh đi trước của nó.

Và dưới đây là 14 thông tin lịch sử và khoa học thú vị về pháo hoa:

1. Người Trung Hoa cổ đốt pháo để dọa người rừng.

Vào năm 200 trước Công Nguyên, người Trung Quốc vẫn còn viết trên những thẻ tre và dùng than đá hơ khô chữ. Đôi lúc họ hơ quá đà, các thẻ tre nóng lên và cuối cùng vỡ ra, tất nhiên là có kèm theo một tiếng “bụp” rõ to. Theo Scientific American, những học giả thời bấy giờ đã nhận thấy những tiếng nổ có thể đuổi những người rừng to quá khổ đi. Và thế là, pháo hoa đã chính thức chào đời. Một số thông tin còn cho rằng pháo hoa có thể xua đuổi tà ma.

2. Pháo hoa là tiền đề cho sự ra đời của những vũ khí cháy nổ.

Vào khoảng những năm 600 và 900 trước Công Nguyên, các nhà giả kim học Trung Quốc đã vô tình trộn lẫn kali nitrat với lưu huỳnh và chì than, chính là công thức thô của thuốc súng. Cũng có người tin rằng, họ đang muốn luyện ra loại đan dược trường sinh bất tử.

“Hoả dược” này dần trở thành một phần không thể thiếu trong những dịp ăn mừng, lễ tết ở Trung Hoa. Họ nhồi đầy thuốc súng vào những ống tre kể trên để tạo ra một vật dụng lấp lánh. Sau đó không lâu, hoả dược được những hỏa binh dược sư trưng dụng để chế thành chất nổ chết người. Người Trung Quốc cho áp dụng vũ khí cháy nổ lần đầu tiên vào năm 1046, dưới dạng một thạch đầu xa thô. Họ cũng nối những ống tre có nhồi thuốc nổ vào cung tiễn để tấn công kẻ thù. Ngoài ra, cũng có những thông tin về việc pháo hoa được cột vào người lũ chuột trong những chiến trường trung cổ.

3. Pháo hoa chỉ là những phản ứng hoá học.

Mỗi loại pháo hoa đều cần ba thành phần then chốt sau đây: chất oxi hoá, chất đốt và một hỗn hợp các hoá chất khác nhau để tạo ra màu sắc. Chất oxi hoá sẽ phá vỡ kết cấu hoá học bên trong chất đốt, giải phóng mọi năng lượng nằm trong các liên kết này. Để kích hoạt phản ứng hoá học, bạn chỉ cần một ít mồi lửa, hoặc có thể đốt lửa trực tiếp cũng ổn.

Theo nhà khoa học Roger Bacon tìm ra vào những năm 1200, lúc pháo hoa mới ra đời, kali nitrat là chất oxi hoá thúc đẩy phản ứng. Một chi tiết khá thú vị là Bacon đã giấu kín phát hiện này của mình bằng cách viết chúng dưới dạng mật mã, để tránh bị kẻ xấu trục lợi.

4. Những nhân tố khác nhau sẽ cho ra những màu sắc khác nhau.

Pha trộn những nguyên tố kim loại khác nhau sẽ cho ra những pháo hoa có màu sắc khác nhau. Khi một nguyên tố bị nung nóng, phân tử electron của nó bị tác động, tích tụ điện tích và cuối cùng sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng. Những hoá chất khác nhau sẽ bị đốt cháy dưới những bước sóng ánh sáng khác nhau. Hợp chất stronti và lithi sẽ cho ra màu đỏ sậm, đồng cho ra màu xanh, magiê và titan tạo ra màu bạc hoặc trắn, canxi lại là “cha đẻ” của màu cam, vàng chói là tác phẩm của natri và cuối cùng, bari sản sinh ra màu xanh lá. Khi trộn hợp chất clo – bari hoặc clo – đồng sẽ lần lượt tạo ra màu xanh đèn nê-ông hoặc ánh lửa màu lam. Xanh dương là màu sắc khó tạo ra nhất. Thông thường, những viên đạn pháo hoa bằng giấy chứa những hoá chất trên sẽ được cho vào một vỏ pháo và bắn lên không trung.

5. Trung Quốc là nước phát minh ra pháo hoa, nhưng Ý mới là quốc gia chế tạo vỏ pháo (và tạo ra màu sắc cho pháo hoa).

Hầu hết những màn trình diễn pháo hoa đều sử dụng vỏ pháo – aerial shell. Vỏ pháo trông từa tựa phần xoắn ốc của cây kem. Được phát minh ra vào những năm 1830 bởi một nhà pháo hoa người Ý, nó chứa một ngòi dẫn, túi nâng và đạn pháo. Ngòi dẫn được đặt ở đáy “cây kem”, khi đốt cháy sẽ bắn thẳng vỏ pháo lên trời. Phần “kem” phía trên sẽ bao gồm một lớp những viên đạn pháo hoặc lớp hoá chất cần thiết để tạo màu mong muốn, cộng thêm một kíp dẫn bên trong. Những người Ý cũng chính là các bậc thầy đã phát hiện ra bí quyết tạo màu dựa trên bột kim loại. Ngày nay, hình dạng của pháo hoa chính là một sản phẩm dựa trên nguyên lí hoạt động của vỏ pháo hay tên lửa.

6. Marco Polo có lẽ không phải là người đầu tiên mang thuốc súng đến Châu Âu.

Marco Polo quả thật đi đến Trung Quốc và quay trở về với pháo hoa vào năm 1295, vẫn còn một vài học thuyết cho rằng những người Châu Âu đã tiếp xúc với những vũ khí cháy nổ sớm hơn một chút, vào gian đoạn của Cuộc Thập tự chinh. Vào thế kỉ thứ 9, Trung Quốc bắt đầu muốn khống chế lượng thuốc súng lưu thông sang những nước láng giềng với mong muốn giữ vững thế thượng phong trong trường hợp có tranh chấp hay chiến tranh nổ ra. Có giả thiết cho rằng những người Ả Rập đã sử dụng một số loại vũ khí cháy nổ khác nhau vào thời Chiến tranh thập tự, như vậy, thuốc súng đã có thể bắt đầu từ Con Đường Tơ Lựa lan tràn sang Trung Đông trong giai đoạn này, mặc kệ những nỗ lực to lớn nhất của người Trung Quốc trong việc độc quyền chúng.

7. “Bùm! Xì! Tách!” Công thức cho âm thanh của pháo hoa?!

Những lớp muối hữu cơ, natri salixylat, trộn lẫn với kali peclorat bị oxi hoá cháy lên cùng một lúc. Mỗi tầng hoá chất cháy sẽ giải thoát khí ga, tạo ra những tiếng huýt gió thường được nghe thấy ở những dây pháo bông. Nhôm hoặc mạt kim loại có thể tạo ra những đốm sáng kèm theo âm thanh “xì” hoặc “xèo xèo”. Bột titan lại cho ra tiếng nổ lớn và những đốm lấp lánh trắng.

8. Pháo hoa là chất độc.

Cứ nhìn vào danh sách nguyên liệu, bạn sẽ dễ dàng nhận ra rằng pháo hoa không có lợi chi môi trường. Khi nổ, chúng giải phóng kim loại mạnh, điôxin, peclorat và một số chất gây ô nhiễm không khí vào bầu khí quyển, và những chất ô nhiễm này sẽ ảnh hưởng nặng nề đến sức khoẻ nếu hít vào liều lượng lớn. Bari nitrat có thể gây ra các bệnh phổi, kali peclorat bị oxi hoá lại là tác nhân gây ra những vấn đề về tuyến giáp cũng như khuyết tật bẩm sinh.

9. Không thể tái chế pháo hoa.

Một lần nữa, với một công thức như trên, dĩ nhiên tái chế pháo hoa đã qua sử dụng không phải là một lựa chọn sáng suốt. Trước khi ném chúng vào thùng rác, tốt nhất các bạn nên nhúng phần bỏ đi ấy vào nước. Một tấm bìa các tông quá đen thì có tái chế cũng không còn giá trị sử dụng, nhưng dù sao thì bạn cũng nên kiểm tra thử với trung tâm xử lí rác thải thành phố. Nếu bạn muốn giải quyết những pháo hoa chưa dùng đến, bạn cũng nên điện thoại cho trung tâm này, vì họ có một quy trình đặc biệt chuyên xử lí chất cháy nổ.

10. Đừng lo lắng, các nhà hoá học đang phát triển các công thức pháo hoa thân thiên với môi trường.

Một vài nhóm nghiên cứu đã tìm ra những hoá chất thay thế cho hợp chất bari và kali peclorat. Một nhóm nghiên cứu tại U.S. Army’s Pyrotechnics Technology and Prototyping Division (tạm dịch: Phân khu Công nghệ Cháy nổ Nguyên mẫu của Quân đội Hoa Kì) đã phát hiện rằng, khi thay thế clo bằng iốt, natri và kali peclorat đã trở thành những chất oxi hoá an toàn và hiệu quả hơn. Nhóm này cũng đã thành công trong việc thay thế bari bằng bo. Mục tiêu của họ nhằm tạo ra chùm pháo sáng thân thiện với môi trường, có thể sử dụng trong cả mục đích quân sự và giải trí bình thường ngoài đời. Một số pháo hoa sử dụng hợp chất giàu nitơ thay thế cho peclorat đã được áp dụng vào một số màn biểu diễn nhỏ, nhưng chỗ khó là phải tạo ra một sản phẩm thay thế vừa thân thiện với môi trường, vừa càng rẻ càng tốt.

11. Hoa kì đã bắt đầu sử dụng pháo hoa để ăn mừng ngày lễ Độc Lập từ năm 1777.

Những lần ăn mừng Độc Lập đầu tiên cũng đã có sự góp mặt của pháo hoa. Theo sử gia James R. Heintze của Đại học Hoa Kì (American University), vào ngày 4/7/1777, bang Philadelphia đã tổ chức một ngày lễ cực kì công phu, bao gồm 13 màn trình diễn đại bác, một buổi diễn hành, ăn tối thịnh soạn, sựu chúc mừng, âm nhạc, màn chào bằng súng hoả mai, tiếng vỗ tay long trọng và dĩ nhiên, pháo hoa. Heintze đã trích dẫn những lời miêu tả từ quyển Virginia Gazette vào ngày 18/7/1777:

12. Không phải ai cũng nên chơi pháo hoa.

Chó thì rên rỉ, mèo sẽ trốn dưới gầm giường. Lũ chim sẽ hoảng loạn đến mức bay tứ tung và đâm sầm vào mọi thứ. Trong chúng ta cũng có một số người cực độ sợ hãi pháo hoa và tiếng ồn.

13. Pháo hoa rất nguy hiểm.

Sự thật này là lẽ dĩ nhiên, nhưng một hồi chuông cảnh báo cho những kẻ dự định thử nghiệm thuật làm pháo hoa ở sân vười sau nhà vào ngày mùng 4 tháng 7 này sẽ không vô ích đâu. Năm ngoái, những tai nạn từ pháo hoa đã tăng lên, theo một báo cáo của Consumer Prodect Safety Commission (tạm dịch: Uỷ ban Sản phẩm Tiêu dùng An toàn). Trong năm 2013, có 8,700 người bị thương khi sử dụng pháo hoa, và đến năm 2013, con số này nhảy vọt lên thành 11,3000 người. Khoảng 65 phần trăm tổng số thương tích xảy ra trong vòng 30 hôm trước sau ngày 4 tháng 7. Hơn 40 phần trăm số tai nạn do sử dụng chất phát sáng và hoả tiễn. Ngoại trừ gây thương tích, pháo hoa còn có thể là một mồi lửa gây ra cháy nhà.

14. Pháo hoa là một “gương mặt thân quen” trong những màn chơi khăm.

Sau một loạt những màn chơi xỏ nhau vào năm 1731, những quan chức ở Đảo Rhode đã bác bỏ luật lệ cho phép sử dụng pháo hoa, dưới nỗ lực chấm dứt những trò đùa dai này. Bước vào những năm đầu của thế kỉ 20, the Society for the Suppression of Unnecessary Noise (tạm dịch: Hội Giảm thiểu những Tiếng ồn Không cần thiết) đã đưa ra một chiến dịch chống đối việc dùng pháo hoa (và những nhân tố gây ồn ào trong nội thành khác). Chính những nỗ lực này đã tạo ra những tiền đề rất lớn dẫn đến việc xuất hiện các đạo luật về pháo hoa đầu tiên tại Hợp Chủng Quốc Hoa Kì.