【自由研究】花火はなぜあのように綺麗なのか？

〜科学の力・職人の技術・歴史と文化から探る秘密〜

1. 研究のテーマと目的

夏の夜空を彩る打ち上げ花火。なぜあんなに鮮やかで綺麗に見えるのか不思議に思い、その秘密を調べることにしました。単に綺麗だからというだけでなく、そこには化学（科学）のしくみ、職人の技術、そして歴史や文化の背景が隠されていることを明らかにします。

2. 「色」の秘密：化学現象「炎色反応」

花火のカラフルな色の正体は、金属などの薬品を燃やしたときに特定の色の光を出す「炎色反応（えんしょくはんのう）」という性質を利用しています。

金属が火の熱エネルギーを吸収してパワーをもらい、元に戻ろうとするときに決まった色の光（エネルギー）を外に放出する現象です。

使う金属（薬品）	炎の色	花火での役割・イメージ
ストロンチウム	赤色	華やかな赤の大輪・メインカラー
ナトリウム	黄色	明るく目立つ黄色の光
バリウム	緑色	エメラルドのような綺麗で爽やかなアクセント
銅（どう）	青色	夜空と同化しやすく、作るのが最も難しい特別な色
カルシウム	橙色（オレンジ）	温かみのあるオレンジ色

3. 「形」の秘密：なぜ日本の花火は「まん丸」なのか？

日本の打ち上げ花火がきれいな円形（球体）に広がるのは、「花火玉」が球体で作られているからです。一方、西洋など外国の花火玉は「円筒形（筒の形）」が多くなっています。

比較項目	日本の花火玉（球体）	外国の花火玉（円筒形）
開いた形	360度どこから見ても綺麗な「まん丸」	横方向にドカンと広がる「扇型・放射状」
観賞の価値観	1発の「形」の美しさ・職人技を鑑賞する	イベント全体の迫力・明るさ・音楽との連動
内部構造	中心から同心円状（マトリョーシカ構造）	筒の中に火薬をぎっしり敷き詰める
製造方法	手作業で紙を貼り重ねて乾燥（手間がかかる）	構造がシンプルで機械による大量生産向き

4. 「演出」の秘密：途中で色が変わる仕掛けと「型物」

① 途中で色が変わる仕掛け（星の重ね塗り）

1発の花火が「赤 → 緑 → 金」と変化するのは、光る火薬の粒である「星（ほし）」を、かき氷のシロップや金太郎あめのように何層も違う色の火薬で塗り重ねているからです。

• 1層目（一番外側）： 赤色の火薬（まず赤く燃える）
• 2層目（真ん中）： 緑色の火薬（燃え進んで緑色に変わる）
• 3層目（中心部）： 金色の火薬（最後に金色に輝いて消える）

② ポケモンやハートの形（型物花火）

ハートや顔などの絵を描く花火（型物）は、花火玉の断面にあらかじめ星をイラストの形に配置して作られています。爆発したときに光る点と点がつながり、夜空に絵が浮き出ます。星が動かないように隙間を光らない緩衝材でしっかり固定しています。

5. 「歴史」の変遷：江戸時代と現代の花火の違い

日本の花火は歴史とともに大きく進化してきました。有名な「隅田川花火大会（旧：両国の川開き）」を例に比べます。

項目	江戸時代（両国の川開き）	現代（隅田川花火大会）
色	1色のみ（炭の火薬による「和火」・赤オレンジ色）	無限（フルカラー）（薬品による「洋火」）
光の強さ	ろうそく・焚き火のような儚く優しい光	何km先からも見える強い光（金属粉を混ぜる）
打ち上げ数	初日は約20発（夏全体でも約500発）	1日で約20,000発
開催期間	旧暦5/28〜8/28の約3ヶ月間（連日のように）	7月最終土曜日の1日限り

6. 隅田川花火大会の舞台裏（台船・場所・スターマイン）

① どこから上げている？

隅田川花火大会では、陸地ではなく「川の上に浮かべた大きな平らな船（台船：だいせん）」の上から打ち上げています。建物の多い大都会で安全な距離（保安距離）を保つための工夫です。安全のため、当日の朝に陸から危険物である花火玉を運んでセットします。

② なぜ何万発も積めるの？

船1隻にすべてを載せるのではなく、数隻の台船に分散しています。また、1発ずつあげる大玉だけでなく、小さな花火が1つの箱に大量にセットされた仕掛け花火が多く使われています。

③ スターマイン（速射連発花火）とは？

「スター（星）」＋「マイン（地雷・鉱山）」が語源で、短い時間に数十〜数千発の花火を連続して打ち上げる演出です。現在はパソコン制御で電気着火させることで、音楽に合わせたミリ秒単位の演出が可能になっています。

7. 花火玉の大きさと打ち上げる高さ・広がり

花火玉の大きさと、空で開くサイズ・揚がる高さにはきれいな比例関係があります。

玉の大きさ	実物の直径	開いたときの直径	打ち上がる高さ	身近な例え
3号玉	約9cm	約100m	約120m	ソフトボール
5号玉	約15cm	約170m	約190m	バレーボール
10号玉（尺玉）	約30cm	約300m	約330m	10人前の大鍋
20号玉（二尺玉）	約60cm	約500m	約500m	大型バランスボール
四尺玉（世界最大級）	約120cm	約800m	約800m	小型の軽自動車

8. 職人さんの技術と花火ができるまでの期間

綺麗な花火玉を作るには、**数ヶ月〜半年以上**の長い期間がかかります。

• 塗っては乾かす地道な作業： 「星」の火薬を塗っては天日干しで乾かす作業を何週間も繰り返して大きな粒にします。
• 玉貼り： 玉皮のまわりに紙を何十層も貼り重ねては乾かし、中で均一に圧力がかかる頑丈な球体を作ります。
• 日本全国の花火屋さん： 日本には約300社の花火屋さん（煙火業者）があり、冬の間に計画生産したり分担したりして夏の大規模な花火大会を支えています。

9. 花火のお金（値段）と「かぎや・たまや」の由来

① 花火の値段と大会の費用

• 3号玉： 約3,000円〜5,000円 / 1発
• 10号玉（尺玉）： 約60,000円〜100,000円 / 1発
• 四尺玉： 約200万〜300万円 / 1発
• 隅田川花火大会全体の予算： 約3億〜4億円

※予算の約半分は、100万人もの観客の安全を守るための「警備費用・安全対策費」に使われています。

② 「かぎや〜」「たまや〜」の掛け声の理由

江戸時代の両国の川開きで活躍した2大ライバル花火屋**「鍵屋（かぎや）」**と**「玉屋（たまや）」**の名前に由来します。観客が良いと思った方の名前を叫んで応援しました。玉屋は火事で廃業してしまいましたが、鍵屋は現在（15代目）も営業を続けています。

10. まとめと考察