Nauka

Tajemnice ognia i fajerwerków

Ostatnia aktualizacja: 30.12.2008 01:28
Opanowanie ognia to jedno najdonioślejszych osiągnięć człowieka. Ludzi XXI wieku nadal ciągnie do żywego ognia.


Opanowanie ognia to jedno najdonioślejszych osiągnięć praczłowieka. Ludzi XXI wieku nadal ciągnie do żywego ognia. Montujemy sobie w domu namiastki ognisk - kominki, a w święta rozpalamy ogniska, zapalamy świece i sztuczne ognie. Poznajmy tajemnice ognia.

1. Z jakiego okresu pochodzą najstarsze ślady ognisk?

Najstarsze odkryte ślady kontrolowanych ognisk pochodzą sprzed 790 tys. lat. Grupa naukowców z Instytutu Archeologii Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie znalazła je w Gesher Benot Yaakov nad rzeką Jordan, w miejscu, gdzie niegdyś znajdowało się jezioro Hula. Nie wiadomo czy paleolityczni mieszkańcy doliny Jordanu potrafili rozniecać ogień, ale na pewno opanowali sztukę przechowywania żarzących się węgli drzewnych, od których rozpalali ognisko. Spalone pozostałości odkryto skupione w ściśle określonych miejscach (ognisk), a spękania na przepalonych wiórach krzemiennych wskazują na temperaturę płomienia ok. 660-930 stopni C, a więc wyższą niż ta, wytwarzana w przypadku naturalnych, szybko rozprzestrzeniających się pożarów stepów i torfowisk.

2. Co zmieniło się w wyniku opanowania ognia?

Nasi przodkowie ujarzmili ogień i tym samym zmieniła się jakość ich życia. Mogli zacząć jeść pieczone mięso, łatwiejsze do strawienia oraz pozbawione bakterii i pasożytów. Pozytywnym tego skutkiem była zmniejszona śmiertelność wśród dzieci oraz wydłużenie życia, a co za tym idzie zwiększenie liczebności całej populacji.

Naukowcy podejrzewają, że homonidom zaczęła się stopniowo zmniejszać żuchwa, a powiększać - masa ciała. Ogniska pozwoliły im lepiej chronić się przed nocnymi atakami dzikich zwierząt, a kontrolowane podpalenia fragmentów stepu umożliwiły zapędzanie zwierząt w pułapkę. Otwarła się przed nimi możliwość ekspansji na chłodniejsze tereny Europy i północnych Chin. Izrael, gdzie odkryto najstarsze pozostałości ognisk, był czymś w rodzaju pomostu, po którym homonidzi przedostali się z Afryki (gdzie, jak wiadomo rozpoczęła się ewolucja) do Europy i Azji. Bez ognia ponadto nie byłoby możliwe ani przetrwanie w jaskiniach, ani wytapianie żelaza i brązu.

3. Jak najpierw rozpalano ogień?

''Rozpalanie ognia przez pocieranie dwóch kawałków drewna, fot. Wikipedia.

Być może pocierając o siebie dwa suche kawałki drewna albo tak jak robili to jeszcze do niedawna Eskimosi, kręcąc rzemieniem patyk, postawiony na suchym kawałku drewna? Z epoki kamienia pochodzi natomiast patent z krzesaniem iskier za pomocą krzemienia i łatwo palnej huby.

4. Co było źródłem sztucznego światła w czasach między ogniskiem a żarówką?

Przed żarówką, jedynie płomień mógł być źródłem sztucznego światła. Przez wieki zmieniały się jednak rodzaje paliwa. Najpierw były to smoliste głownie, później pochodnie nasączone tłuszczem, lampy łojowe, lampy oliwne (wynalezione w starożytnym Egipcie ok. tysiąc lat p.n.e.), wreszcie świece (wynalezione w Chinach ok. 500 lat p.n.e.). Może trudno w to uwierzyć, ale aż do XIX w. nie wydarzyło się nic spektakularnego w dziedzinie oświetlenia, a jedynie stopniowo udoskonalano konstrukcje lamp olejnych i świeczników. Dopiero w 1807 r. w śródmieściu Londynu zainstalowano pierwsze lampy gazowe, a w 1853 r. zapłonęła pierwsza lampa naftowa Łukasiewicza w oknie wystawowym lwowskiej apteki. W 1879 r. do gry weszła żarówka elektryczna.

5. Kto i kiedy wynalazł zapałki? Dlaczego kiedyś kowboje pocierali zapałki o podeszwę buta?

Zapałki zbliżone do tych aktualnie używanych wynalazł Szwed John E. Lundstrom w 1855 r. Wcześniej pojawiały się dziwniejsze pomysły: zapałki zapalające się od zetknięcia z kwasem siarkowym albo takie ze szklaną główką, którą się zgniatało i wtedy powstawał płomień. Bezpośrednimi poprzedniczkami zapałek „szwedzkich” były zapałki fosforowe, używane od 1830 r. Łatwo się zapalały, zbyt łatwo... Wystarczyło potrzeć główkę zapałki fosforowej (zawierającej biały fosfor) o cokolwiek i dlatego z powodzeniem funkcjonował kowbojski styl pocierania zapałki o podeszwę buta, ukazany później w wielu westernach. Dzisiejsze zapałki zawierają czerwony fosfor, w przeciwieństwie do łatwo palnego, ale i trującego białego z przeszłości. Masa potarkowa na boku pudełka składa się z chloranu potasowego, siarki i siarczku fosforu. Fosfor czerwony w trakcie pocierania reaguje z chloranem potasowym, a wydzielające się w tej reakcji ciepło zapoczątkowuje następną reakcję chloranu potasowego i siarki. Rezultatem jest wydzielenie dużej ilości ciepła i zapalenie drewienka.

6. Czym jest płomień ogniska albo świecy z punktu widzenia fizyka i chemika?

Fizyk powie, że płomień to spalający się w powietrzu gaz. Dla chemika spalanie, o którym mowa, to rreakcja łączenia różnych substancji z tlenem. W jej wyniku powstają nowe substancje o niższej zawartości energii i ciepło. Wytworzone ciepło powoduje parowanie i wydzielanie się z zapalonych substancji gazów, obserwowanych jako płomień.

7. Dlaczego płomień świecy jest uwarstwiony?

Jeśli się uważnie przyjrzeć, to zauważymy, że świeci jedynie część środkowa płomienia, w obszarze, gdzie panuje najwyższa temperatura i uwolnione z parafiny cząsteczki węgla rozżarzają się do białego lub żółtego żaru. Zewnętrzne warstwy płomienia są bezbarwne, ponieważ nie mają na tyle wysokiej temperatury, aby rozgrzać do świecenia cząsteczki lub atomy. Przy samym knocie też nie zaobserwujemy świecenia - ta część jest pozbawiona tlenu, więc spalanie tutaj nie następuje.

8. Czy płomień świecy ma dobroczynne właściwości?

Płomień świecy z wosku oprócz wydzielanego miłego zapachu, jonizuje ujemnie powietrze, a nawet neutralizuje dym tytoniowy. Wpatrywanie się w płomień świecy to także znakomite ćwiczenie relaksujące wzrok.

9. Kiedy wynaleziono fajerwerki? Kiedy odbył się pierwszy polski pokaz sztucznych ogni?

Wygląda na to, że pionierami fajerwerków byli szamani, którzy zabarwiali płomienie ziołami dającymi barwne efekty lub wywołującymi silne dymienie. Natomiast ok. 200 lat p.n.e. w Chinach postarano się o dodatkowe efekty dźwiękowe. Prażono bambusy, aby wywołać huk, odstraszający złe duchy. To w Chinach chyba najwcześniej stosowano mieszanki materiałów wybuchowych z różnymi naturalnymi minerałami, barwiącymi płomienie. Pierwsze znane pokazy sztucznych ogni zorganizowano na dworze cesarskim w Chinach w roku 468 p.n.e. W zastosowanych wtedy racach użyto zwykłego prochu, znanego potem w Europie jako dymny proch strzelniczy. Aż do roku 1965 do odpalania rac i ładunków używano lontu pirotechnicznego, o stałym czasie spalania, a czas odpalenia kolejnych petard regulowano używając różnej długości lontu. Od 1965 do odpalania sztucznych ogni używa się elektrycznych zapłonników, które pozwalają na odpalanie z większej odległości i lepszą kontrolę czasu odpalania. Dzisiaj wykorzystuje się w dziedzinie fajerwerków wiedzę chemiczną i stosuje jako paletę barw bogaty zestaw substancji: stront i lit, które nadają płomieniom barwę czerwoną, sole wapnia – pomarańczową, żelazo z węglem – złotą, sód - żółtą, magnez i aluminium - biel, bar - zieleń, miedź - błękit, a stront z  miedzią – odcień fioletu.

W Polsce pokazy sztucznych ogni odbyły się po raz pierwszy w 1918 roku, kilka dni po ogłoszeniu niepodległości. Dzisiaj towarzyszą każdemu plenerowemu Sylwestrowi.

10. Czy petardy i race zawierają szkodliwe substancje?

Trudno walczyć z tradycją fajerwerków, chociaż ma ona wiele negatywnych aspektów. Odpalanie i huk są częstokroć niebezpieczne (zwłaszcza dla dzieci i zwierząt). Pirotechniczne środki wybuchowe są też źródłem skażenia środowiska metalami ciężkimi (stront i bar), odkładającymi się w organizmie człowieka bez możliwości detoksykacji, wywołującymi choroby wątroby, nerek i kości. Ostrzega przed tym raport opracowany przez Laboratorium Przemysłowych Materiałów Wybuchowych Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Dr inż. Andrzej Wojewódka postulował w nim, aby wyeliminować z petard i rac szkodliwy stront i bar na rzecz nietoksycznych wapniowców: berylu, magnezu i wapnia.

Agnieszka Labisko

Czytaj także

Wszystko, co chcielibyście wiedzieć o choinkach

Ostatnia aktualizacja: 24.12.2008 03:54
Odpowiadamy na wszelkie „iglaste” pytania.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Pisanki i Gorzkie Żale

Ostatnia aktualizacja: 25.03.2008 11:24
Święta Wielkanocne to najważniejszy moment w cyklu liturgicznym Kościoła, a także w życiu każdego chrześcijanina.
rozwiń zwiń
Czytaj także

Skąd Walentynki?

Ostatnia aktualizacja: 13.02.2010 06:47
Nie ulega wątpliwości, że Walentynki zawdzięczamy Anglosasom, dosłownie jak i w przenośni.
rozwiń zwiń