孔明燈

孔明燈

孔明燈又叫天燈,俗稱許願燈。是一種古老的漢族手工藝品,在古代多做軍事用途。現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,象徵豐收成功,幸福年年。一般在元宵節,中秋節等重大節日施放。相傳是由三國時的諸葛亮所發明。當年,諸葛亮被圍困於平陽,無法派兵出城求救。孔明算準風向,製成會飄浮的紙燈籠,繫上求救的訊息,其後果然脫險,於是後世就稱這種燈籠為孔明燈。另一種說法則是這種燈籠的外形像諸葛亮戴的帽子,因而得名。放孔明燈是一種漢族民俗文化,在中國許多地區都有這個節日習俗。海南孔明燈又稱文燈、天燈,它是用白結方紙糊制而成的,是根據熱氣球原理,空氣受熱膨脹產生的熱力升空的,它攜帶的燃料可升空漂浮約1小時,開始時像不明飛行體,升到一定高度後就仿若星星。

基本信息

起源

(圖)孔明燈孔明燈

談到孔明燈的起源,不得不提到三國時代的諸葛孔明。當初諸葛孔明是為了要傳遞軍情,才製成了孔明燈,以利聯絡。又因為天燈狀似諸葛孔明頭上之帽,也因此天燈又名作孔明燈。當然也有人說這是野史,認為只是個穿鑿附會的說法,不管如何,跟諸葛先生連結,讓天燈的起源確實有個相當智慧與符合邏輯的推理。
經過多年的發展,後來到了大約清朝道光年間,大陸福建移民也將天燈傳入台灣的台北縣平溪鄉、十分寮地區。據當地父老前輩的口述表示,早年十分地區曾鬧過土匪,由於當地處於山區地帶,所以村民們自然的都向山中逃躲,等土匪走後,留守在村中的人,就在夜間施放天燈為作為信號,告知在山上避難的村民,可以返家了。恰巧的是當日由山上避難回家的日子,正是農曆正月十五即是元宵節,從此以後,每年的元宵節,村民便以放天燈來慶祝,且互報平安。也因此村民又稱天燈為祈福燈或平安燈。
於是,放天燈的特殊民俗便綿延一兩百年之久。因為近代傳媒報導,使天燈的名聲大噪,成為台灣的一種家喻戶曉的節慶活動,遂擁有眾人皆知的“北天燈”之美名,與“南蜂炮”並稱。

結構

孔明燈孔明燈
孔明燈的結構可分為主體與支架2部份,主體大都以竹篦編成,次用棉紙或紙糊成燈罩,底部的支架則以竹削成的篦組成。孔明燈可大可小,可圓形也可長方形。一般的孔明燈是用竹片架成圓桶形,外面以薄白紙密密包圍而開口朝下。欲點燈升空時,在底部的支架中間綁上一塊沾有煤油或花生油的粗布或金紙,放飛前將油點燃,燈內的火燃燒一陣後產生熱空氣,孔明燈便膨脹,放手後整個燈會冉冉飛升空,如果天氣不錯,底部的煤油燒完後孔明燈會自動下降。

製作方法

工具和材料

拷貝紙、裁紙刀、剪刀、尖嘴鉗、棉線、工業酒精、502膠、電線、棉花、竹條;

注意事項

孔明燈必須要在無風的天氣和空曠的場地上放飛,否則不但不能飛上天,而且可能會引起火災。放飛時,需要2-3人的共同協力,強烈要求有成年人陪同。另外,可以在孔明燈底部拴上線,這樣既可以重複放飛,又能控制起飛高度和範圍,避免引起火災。

製作步驟

A、用裁紙刀將竹條削到厚薄3毫米以內,然後,把竹條彎成一個圈,用棉線或502膠固定。竹子有彈性,竹圈可能會不圓,可以用小火烤一烤,使竹圈固定成圓形
B、用尖嘴鉗把廢電線外面的絕緣層去掉就可以得到細銅絲。不過,銅絲不能太細,否則容易燒斷,可以用3根銅絲擰在一起避免這個問題。
C、用薄紙剪成如圖所示規格的紙片,將第一張紙片的一邊與第二張的一邊粘在一起,再將第三張,第四張……依次同樣粘上去,直到拼成一個兩端漏空,直徑約60厘米的球狀物,再剪一張圓形薄紙片,把上面圓空口糊住。待乾後,把氣球吹脹,找一條薄而窄的竹條,彎成與下面洞口一樣大小的竹圈,在竹圈內交叉兩根互相垂直的細鐵絲,並系牢在在竹圈上,再把竹圈粘牢在下面洞的紙邊上,糊成的氣球不能漏氣。
D、把銅絲綁在竹圈兩端,再把做好的燈罩粘在竹圈上。在銅絲上綁上棉花,浸上酒精,點燃後就可以放飛了。

放飛

選擇晴朗無風的夜晚,一人拿住燈底的左右側,另一人用酒精將脫脂棉浸透後點燃,直到雙手感到孔明燈有上升之勢,即慢慢放開雙手,孔明燈便徐徐飛起。

物理特性

升空原理

(圖)孔明燈孔明燈升空原理
其原理與熱汽球升空一樣,就是利用熱空氣的浮力使其上升,可以用阿基米得原理來解釋:當兩個物體體積相同時,質量較小的那一方就會浮在質量較大的那一方上,再簡單一點,就是密度較小的物體會浮在密度較大的物體上。當孔明燈里的空氣受熱時,體積就會膨脹,但卻只有一定限度的空間(燈的容積),因此,多餘的空氣分子便會跑出天燈外(如右圖),質量便減少,又密度=質量/體積,體積不變,質量減小,燈里的空氣密度便跟著變小也就因此浮起。

起飛條件

孔明燈“會飛”原因是:燃料燃燒使周圍空氣溫度升高,密度減小上升,從而排出孔明燈中原有空氣,使自身重力變小,空氣對它的浮力把它託了起來。

由浮沉條件可知,只有滿足:

F浮>G總=G熱空氣+G燈
即:G燈<F浮-G熱空氣時它才能上升,由此可知它的自重(包括外壺燃料的重力)要很輕才能起飛。
G燈<F浮-G熱空氣=ρ空氣gV排-ρ熱空氣gV,
G燈<(ρ空氣-ρ熱空氣)gV排,
m燈<(ρ空氣-ρ熱空氣)V排,(1)

空氣的密度可由理想氣體狀態方程得出。 

把(2)式代入(1)式可得,其能否起飛由燈質量和氣溫、熱空氣溫度和孔明燈容積共同決定。

具體數據估算如下:

設當天氣溫:T空氣=300K(27℃);大氣壓強:1標準大氣壓,p=1.01325×105Pa;
孔明燈容積:V容=V排=0.2m×0.25m×0.4m=2×10-2m3;
加熱後的空氣溫度:T熱空氣=500K(227℃);

ρ空氣=0.029kg/mol.代入(3)式得: 

在上述條件下孔明燈總質量在9.44g時,當熱空氣溫度升到227℃時上升。 
假設在上述條件下把孔明燈質量減輕成m燈=4g=4×10-3kg,由(3)式變形並代入數據得: 
即熱空氣溫度只要升高到88℃,孔明燈即可上升。
仍按上述條件,若孔明燈質量即m燈≥23.56g,則無論熱空氣溫度升到多高也飛不起來。

由上面分析可知孔明燈要起飛,它的質量不能超過一定值,而且質量越小所需熱空氣溫度越低,也就越容易起飛。

各地風俗

海南

(圖)孔明燈孔明燈
明燈在海南又稱文燈、天燈,是由大陸流傳到海南的,逐漸演變成為當地的一種很有特色的民間風俗。每逢喜慶日子或盛大的節日,人們都點起文燈來表達他們的美好心愿。點燃文燈前人們都要在燈上寫出自己的願望,與天燈一起冉冉升向蒼穹,以祈求心愿能實現。

在文昌、萬寧、儋州一帶的村莊裡,由於文昌口音“天燈”與“添丁”諧音,男孩家拿著寫有吉祥詞語的公燈人丁燈首牌燈花籃燈鯉魚燈珍古燈等各式花燈自發組成“送燈”隊伍,敲鑼打鼓,繞村行進到村中的廟宇前,表示送去“人丁興旺,家景興隆”之意。

客家

客家風俗中有在元宵節前後飄飛“孔明燈”祈福的習俗,祈求上天保佑來年的日子幸福美滿,生活蒸蒸日上。孔明燈有大有小,大的直徑2米有餘。它用竹篾扎架,裱糊上柔韌的竹麻紙,刷上桐油。燈籠底部的橫架上,用鐵絲綑紮了沾滿豆油的布團。

傣家

傣歷新年的夜晚,傣家人會把一個巨大的橢圓形火球放入空中,這種火球傣語叫做“貢匪”,譯成漢語為“燈”或“火球”,又稱孔明燈。它是用棉紙糊成一盞火燈,它可大可小,小的需要百餘張棉紙,底部開燈,燈芯為植物油泡透的棉線,放飛時,先用竹竿把火燈撐開,然後點燃火芯,讓熱氣流將火燈鼓脹,形成橢圓形的氣球,這時一鬆手,火燈便徐徐升空,有的燈可在天空中運行幾天幾夜。據傳,佛教的火燈與原始宗教的高升,曾以哪個升的最高為最終傳教權。比賽結果,遙遙領先的火燈終於使佛教在西雙版納獲得了統治地位。由此,火燈成了傣家人的一種精神寄託。人們把錢和物品栓在火燈的底部,讓這些東西隨同已故的親人的靈魂上天。

危害

放飛孔明燈不當可能會引起山火、引發飛機失事、交通意外等。孔明燈外焰溫度可達300℃,一般紙張可燃溫度是130℃,普通木材在250℃~300℃,孔明燈存在嚴重的火災隱患。由於風速等不可控制因素的影響,孔明燈如果掉到山林中,可能引發森林火災;掉到液化氣站、加油站等火情嚴管地帶,極有可能引發重大事故;除存在火災隱患,孔明燈飛行在半空中還有可能掛到高壓線上,極有可能導致電線短路

事故措施

事故

孔明燈引發火災孔明燈引發火災

2007年10月4日晚9時許,浙江金華市雙溪西路某宿舍二樓,陽台雨篷上突然掉下來一盞燃燒著的孔明燈,幸好居民及時滅火,僅僅燒壞了雨篷。同月,一隻孔明燈飄進了溫州市市中心一棟高層住宅16樓一戶人家,引燃了窗簾,幸被及時撲滅。還是10月,一盞孔明燈被刮進了永康市望春小區一戶人家的陽台,把曬著的衣服點燃。

2007年,溫州和重慶兩市,就由於孔明燈的影響,民航飛機被迫改變航向,緊急避讓。

2013年7月1日,英國中西部地區斯梅西克(Smethwick)垃圾回收場發生“英國史上最大火災”,經初步調查發現,起火的原因竟然是一盞“不受控制的孔明燈”。受此影響,目前在英國已經引發是否全面禁止孔明燈的爭議。

措施

為了保護古蹟,北京什剎海附近貼上了“保護古建築,勿放孔明燈”的中英文警示標語牌,消防部門還派人勸阻顧客燃放孔明燈。

2012年1月31日起,廣州全市範圍內禁止生產、銷售、燃放孔明燈,元宵期間將進行嚴查。

2012年2月1日,駐馬店市護林防火指揮部緊急下發檔案,要求“林區及周邊10公里範圍內,嚴禁銷售燃放孔明燈”。

2012年2月1日起,長春市任何單位和個人不得在市行政區域內銷售、燃放孔明燈。

2012年1月31日起,臨海市全市範圍內禁止任何單位和個人生產、銷售、燃放孔明燈等空中明火飛行物。

2012年5月1日起,蘇州全市禁放孔明燈。

2013年7月4日,賽普勒斯政府部門在一份聲明中說:“由於孔明燈在空中飛行時不受控制,很難預測會在哪裡降落,因此會給高速公路上行駛的車輛以及機場附近的空中交通帶來安全隱患。”根據賽普勒斯產品安全法,孔明燈被認為是不安全產品,因此一旦在市場上發現,將立即被查繳。

賽普勒斯政府呼籲消費者停止購買和燃放孔明燈,同時進出口公司已被要求禁止進口孔明燈,違反者將受處罰。

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