花火の色はどう決まる？炎色反応の仕組みと夜空を彩る金属の秘密を解説

花火の色はどう決まる？炎色反応の仕組みと夜空を彩る金属の秘密を解説についての最新情報をお届けします。

金属を炎に入れるとなぜ特定の光が放たれるのか、そのメカニズムは原子の世界における「電子励起（でんしれいき）」という現象で説明されます。

金属原子の中心には原子核があり、その周囲を電子が特定の軌道（エネルギー準位）を描いて回っています。普段、電子はエネルギーが最も低く安定した「基底状態」にあります。しかし、火薬の燃焼によって数千度という超高温の熱エネルギーを受け取ると、電子はそのエネルギーを吸収し、外側のより高い軌道へと跳び移ります。これが「励起状態」です。

励起状態になった電子は極めて不安定なため、わずか数ナノ秒〜マイクロ秒という一瞬で元の安定した軌道へと戻ろうとします。このとき、吸収した余分なエネルギーを「光（電磁波）」として外部へ放出します。

原子軌道同士のエネルギー差は元素ごとに厳密に決まっています。放出されるエネルギーの大きさに応じて光の波長が決まるため、ストロンチウムなら赤（波長が長い光）、バリウムなら緑、銅なら青（波長が短い光）といったように、元素ごとに固有のスペクトル（色）として人間の目に届くのです。