元宵節的走馬燈，是如何實現“燈馬走”的？

紙風車的原理是什麼

今天是農曆正月十五，也是春節後又一個重要的傳統節日：元宵節。在這一天，全家人會聚在一起，北方人吃元宵，南方人吃湯圓。

▲湯圓

在元宵節人們還要賞花燈，賞月亮，猜燈謎。那麼同學，你知道為什麼我們要過元宵節嗎？元宵節又是慶祝什麼的節日呢？

元宵節的來歷

元宵節已經有2000多年的歷史了，早在漢代時期就出現了。之前麥奇叔講過關於陰曆和陽曆的故事，點選連結（豬年只有354天，消失的11天哪去了？），你就可以聽到了。陰曆中的月份是人們透過觀察月亮形狀變化的週期得來的，古人們發現，農曆每月十五號這天晚上，月亮是一個月當中最圓的。

▲月亮的變化過程圖

古人把月亮最圓的這天晚上叫做“宵”，把農曆的一月叫做“元月”，所以就把正月十五這天晚上叫做：元宵。正月十五是農曆新年當中的第一個月圓之夜，所以人們慶祝元宵節，其實是在慶祝農曆新年的第一個滿月，祈禱新的一年圓圓滿滿，風調雨順。

走馬燈為什麼會轉？

元宵節除了吃元宵，還有一個非常重要的傳統活動，就是逛花燈。花燈、燈籠是慶祝元宵節的主要裝飾。古人會把各種各樣的燈籠掛滿大街小巷，所以元宵節也叫做：燈節。

▲元宵節的各種花燈

在各種花燈當中，有一種很特別，叫做：走馬燈，也叫跑馬燈，非常有名。

▲走馬燈

走馬燈的燈罩裡面裝著一個紙輪風車，風車的扇葉上畫著馬奔跑時的圖案，在燈籠的底座上放上一根蠟燭。點亮蠟燭，燈籠裡的風車就會轉動起來，帶動馬的圖案旋轉。從燈罩外面看，旋轉起來的馬真的像跑起來了一樣，所以這種花燈也叫做走馬燈。

▲走馬燈的結構

走馬燈之所以能夠旋轉，是因為蠟燭點燃的時候，會把周圍的空氣加熱。空氣受熱膨脹之後會不斷向上走，也就是熱空氣上升。蠟燭周圍的空氣越來越少，這時燈罩下面的冷空氣就會不斷湧過來，補充這裡的空氣，補充過來的空氣被加熱後又再次上升。

▲走馬燈轉動的原理

就這樣燈罩裡面的冷熱空氣不斷迴圈，形成了一股向上的推動力量，這股向上的氣流推動力帶動紙風車轉動，於是馬燈也就是轉動起來了。冷熱空氣的對流也是風形成的最基本原理。

燈上的馬如何“走”起來？

扇葉上的馬是一張張的靜止圖案，為什麼轉起來之後，我們會覺得馬跑起來了呢？

首先，走馬燈裡面每張剪紙上的馬，形態是不一樣的。有的是前腳抬起，有的是後腳抬起，每一張剪紙都是馬奔跑起來時候不同的動作姿態。這樣，當燈轉起來的時候，不同姿態的馬會在眼前交替出現。

▲走馬燈內部和外部形態

當快速運動的物體在我們眼前閃過的時候，留在視網膜上的影象並不會馬上消失，而是會短暫地停留一段時間，這種視覺現象叫做視覺暫留。

由於視覺暫留的關係，前一個馬的影象在視網膜上快消失的時候，後一個已經又出現了，就這樣，一幅幅靜止圖案的連續運動，就形成了連貫的動畫，靜止的馬也就跑起來了。這其實也是電影發明的基本原理。