Wenn beim Jahreswechsel prächtige Lichtskulpturen die schwach funkelnden Sterne überstrahlen, denkt man zunächst wohl kaum an eine tiefere Beziehung zwischen den Vorgängen auf der Erde und denjenigen im All. Es war aber gerade der physikalische ­Mechanismus hinter den reizvollen Farben von pyrotechnischen Explosionen, der Astronomen auch einen genaueren Blick auf die Ursprünge des Kosmos ermöglichte.

Grundbestandteil der heutigen Feuerwerke ist Schwarzpulver, das in China bereits vor einem Jahrtausend erfunden wurde und seit dem 14. Jahrhundert in Europa bekannt ist. Es erzeugt das Licht- und Farbenspiel sowie die Knalleffekte. Bei der Herstellung werden Kaliumnitrat (Kalisalpeter), Holz­kohle und Schwefel vermischt. Dabei dient der Salpeter als Sauerstofflieferant; die Kohle und der Schwefel sind die Brennstoffe. Letzterer senkt die Zündtemperatur, damit man die chemische Reaktion mit einfachen Mitteln starten kann.

Um mit Schwarzpulver Raketen anzutreiben, müssen – ähnlich wie in der Raumfahrt – die Verbrennungsgase ­gerichtet aus einer düsenförmigen Öffnung strömen. Das treibt den Feuerwerkskörper in die entgegengesetzte Richtung. Bei diesem Vorgang wirkt physikalisch gesehen die Impulserhaltung: Das Produkt aus Geschwindigkeit und Masse der ausströmenden Gase ist gleich dem entsprechenden Produkt bei der aufsteigenden Rakete. Die Verbrennungsprodukte entweichen dabei so schnell, dass die Silvesterrakete trotz ihrer verhältnismäßig großen Masse mit bis zu 100 Kilometer pro Stunde emporfliegt. Enthält das gezündete ­Gemisch noch Titan- oder Eisenpulver, zeichnet der entweichende Rauch einen eindrucksvollen Funkenschweif ...