孔明燈,又叫天燈,俗稱許愿燈、祈天燈,是一種古老的漢族手工藝品。
孔明燈在古代,多做軍事用途?,F(xiàn)代人放孔明燈,多作為祈福之用。男女老少親手寫下祝福的心愿,象征豐收成功,幸福每一年。
對于孔明燈的原理探索,可以追溯到西漢時期淮南王劉安(前179—前122)所著的《淮南萬畢術》。書中有“艾火令雞子飛”的記載,意思是,將燃燒的艾火放進雞蛋殼內,可以使蛋殼飛起來?!痘茨先f畢術》主要記載各種各樣的人為和自然現(xiàn)象,特別是通過人為努力可以實現(xiàn)的看上去有悖常理的現(xiàn)象,是了解我國古代物理、化學研究的重要文獻。中科院物理學史專家洪震寰先生對此做了實驗和計算驗證,認為即便是抽成真空,蛋殼也不可能在空氣中飛起來。不過,這一記載倒是可以表明,在西漢時期已經有人開始關注和探索熱空氣升空的問題。
簡而言之,理解孔明燈的原理有三個基本點:
一是熱脹冷縮原理。點燃松脂后,燈內的空氣受熱膨脹,熱空氣上升,冷空氣下降,位于燈內底部的冷空氣因熱空氣膨脹被擠出到燈外,燈內空氣質量減少,燈的總重力,也即燈和燈內空氣的重力之和就會減小。燈內溫度越高,空氣膨脹得就越厲害,被擠出到燈外的冷空氣就越多,總重力也就越小。
二是阿基米德原理,物體在空氣中受到的浮力等于其所排開的空氣重力之和??酌鳠裟芘砰_多少空氣,它就受到了多大的浮力??酌鳠趔w積越大,在空氣中受到的浮力也就越大。
三是牛頓慣性定律,任何物體都保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),除非有外力迫使它改變運動狀態(tài)。在孔明燈上作用著兩個力,一個是燈外空氣給予孔明燈的向上的浮力,另一個是向下的孔明燈的總重力。由于大氣層內空氣密度自底向上逐漸降低,因此如果孔明燈受到的浮力大于總重力,則燈在空氣中上升;如果孔明燈受到的浮力小于總重力,則燈在空氣中下降;如果孔明燈受到的浮力等于總重力,則燈在空氣中的高度保持不變。
綜合以上三點,隨著燈內松脂被點燃,燈內空氣持續(xù)被加熱,燈內空氣溫度不斷升高,熱空氣逐漸膨脹,冷空氣不斷被擠出,總重力不斷減小,一旦作用在燈上的浮力大于總重力,孔明燈就會在空氣中冉冉升起。
燃放注意事項:
孔明燈多由紙質燈罩或化纖布料加工制成,通過點燃固體或液體燃料放飛,升空后火焰溫度極高,屬于明火,外焰溫度高達300℃,燃燒后飛行高度可達千米,飛行距離可達十數公里。如肆意放飛,一旦風力、風向不穩(wěn),極易威脅飛行器、高壓供電設備、通信設施、山林、燃氣站以及各類建筑物安全。
1.孔明燈制作工藝不復雜,由于燈罩是紙質的,所以很容易破損。放之前檢查孔明燈是否有破損,發(fā)現(xiàn)有破損,請用紙粘好。
2.下雨時容易將燈體淋濕導致無法放飛,應選擇在無風晴朗的天氣,大風和雨雪天氣都會使孔明燈的放飛不成功。
3.不要在多草木樹木的地方、城區(qū)樓區(qū)居民區(qū)、機場方圓5公里范圍內、高壓線附近,在倉庫、軍事禁區(qū)附近,以及加油站、油庫等易燃物附近進行燃放,避免發(fā)生事故。
準備幾張薄紙(選擇半透明不易燃燒的)、固體酒精、扎絲、夾鉗、糨糊、剪刀。
1.將準備好的三張薄紙上下對齊疊放。
2.將已經疊好的薄紙豎著對折(將寬邊對折),在兩角邊分別用筆畫出半圓的弧形。
3.用剪刀沿著剛剛畫好的弧形剪下來,展開。
4.用糨糊將裁剪好的三張薄紙對邊粘成一個三錐形。
5.用夾鉗將扎絲(特別細的那種鐵絲)彎成一個圓形,中間用鐵絲固定成十字,并預留出放固體酒精的位置。
6.在做好的三錐形的底部周邊涂上糨糊,將圓形細鐵絲固定住,插固體酒精的尖尖放到里面。
7.等糨糊干了,把紙撐開,再放上酒精,點火,十幾秒過后,熱氣將孔明燈膨脹,孔明燈即可松手起飛了。