簡介
天燈又稱為孔明燈,相傳為三國諸葛亮的發明,也被公認為熱氣球的始祖,起初是為了傳遞訊息之用,但目前通常則被當成節慶祈福許願的工具。由來
相傳孔明燈是諸葛孔明為了傳遞軍情,所以發明了用紙紮的大型空飄紙燈籠。諸葛亮當時被司馬懿困於平陽,以當時的科技水平,無法與外界聯絡,只好製作大型燈籠,空飄後當成求救信。
知名學者李約瑟也指出,公元1241年蒙古人曾經在李格尼茲(Liegnitz)戰役中使用過龍形天燈傳遞信號。
構造
一般中國南方的天燈是由竹子(後來用鐵絲)製作底部框架,上面再黏上以宣紙製作的大型紙袋,底小頂大,避免熱空氣流失。底架中間放置簡單的油燈,點燃之後由於裡面的熱空氣較外面冷空氣輕,所以就會冉冉上升。
習俗
天燈後來除了在戰時傳遞訊息外,不同地區後來也都有相同的故事,也就是通知躲到外處或山中避難的居民,村內盜匪已走。之後南方許多地區統一在元宵節施放天燈,祈求平安。
台灣新北市平溪20年前又重新恢復了放天燈的儀式,但後來施放天燈成為廉價的商業活動,在台灣、海南等地都十分流行,台灣甚至有專門生產天燈的廠商。許多遊樂景點每天晚上都提供放天燈的活動,不再限制於特定節日才施放。
相關法令規定
鑒於施放天燈可能會引發火災的爭議,台灣已研擬《天燈施放作業指導要點》,將利用燃料及風速控制天燈飄落地面,設限在5公里範圍、燃燒時間不得超過10分鐘。並將修正消防法第14條條文,授權各縣市主管機關制訂管理法規,並增列“施放天燈為易生災害之行為”規定,惟在未修法完成前,由內政部制訂作業指導要點,函送各直轄市、縣市政府參考辦理。在此指導要點中明列:機場四周由交通部公告禁止施放有礙飛航安全物體的區域;至於儲油槽、彈藥庫、可燃性氣體儲槽及基地內、高速公路、化學工廠、住宅區、商業區及港區都應避免施放天燈。若遇上天干物燥季節及風速過大時,都應避免施放,天燈最大尺寸,設定為底座直徑60公分、高度130公分、外圍360公分。
發明者簡介
諸葛亮生死年月為(181—234年),三國時傑出政治家、軍事家、戰略家、散文家、外交家。字孔明,號臥龍。諸葛亮於漢靈帝光和四年(181年)出生於琅邪陽都(今山東沂南縣)的一個官吏之家。諸葛氏是琅邪的望族,先祖諸葛豐曾在西漢元帝時做過司隸校尉(衛戍京師的長官)。諸葛亮父親諸葛圭,字君貢,東漢末年做過泰山郡丞。諸葛亮3歲母親張氏病逝,諸葛亮8歲喪父,與弟弟諸葛均一起跟隨由袁術任命為豫章太守的叔父諸葛玄到豫章赴任。東漢朝廷派朱皓取代了諸葛玄職務,諸葛玄就去投奔老朋友荊州牧劉表。
建安二年(197年),諸葛玄病逝。諸葛亮和弟妹失去了生活依靠,便移居南陽(①河南南陽臥龍崗;①湖北襄陽(現湖北襄樊)之西二十里隆中)隱居鄉間耕種,維持生計。建安四年(199年),19歲的諸葛亮與友人徐庶等從師於水鏡先生司馬徽。
後為了消除諸葛亮隱居地一事留下的歷史紛爭,清代在河南南陽做知府的湖北襄陽人顧嘉蘅寫到:“功在朝廷,原不分先主後主;名高天上,何須辨襄陽南陽。”
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,輕到什麼程度呢?
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。
可見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。