古詩詞大全網 - 四字成語 - 為什麽核彈爆炸會產生蘑菇雲?又是什麽決定了蘑菇雲的形狀?

為什麽核彈爆炸會產生蘑菇雲?又是什麽決定了蘑菇雲的形狀?

1964年10月16日,這是中國揚眉吐氣的壹天,因為中國第壹枚原子彈在新疆羅布泊試爆成功。

以當時的中國能夠制造出原子彈並成功試爆,確實是壹件非常不容易的事,也難怪這枚原子彈會被稱作“爭氣彈”。

如果不去切身體會原子彈的威力和輻射,那麽它最顯著的壹個特點就是上升的蘑菇雲。這就引出壹個有趣的問題,核爆炸後,是什麽過程決定了蘑菇雲的奇怪形狀呢?

其他爆炸也能產生蘑菇雲

在我們的常識裏,看到上升的蘑菇雲就會聯想到原子彈爆炸的場景,事實證明,我們的常識有時候不太可靠。

原子彈確實會產生可怕的蘑菇雲,但是絕對不是唯壹能產生蘑菇雲的爆炸,通常情況下,我們不太可能親眼看到大型炸彈爆炸,所以大部分人潛意識裏都認為只有原子彈才會產生蘑菇雲。

其實,化學炸藥的大型爆炸也會產生同樣的效果,換句話說,蘑菇雲的形成並不取決於核反應或核成分。

當爆炸產生壹個以爆炸點為中心非常熱的“氣泡”時,而當這個熱度達到某個臨界點時,就會形成“蘑菇雲”。

這和什麽反應產生的爆炸沒有關系,只取決於爆炸釋放的能量。

在核爆炸的情況下,核反應釋放出的x射線,電離和加熱周圍的空氣。我們平時用慢鏡頭看到的核爆現象都會產生壹個巨大的“氣泡”,在核爆中壹般被稱作火球。

我們知道,熱空氣具有浮力,所以它會迅速上升和膨脹。上升的“雲”產生強大的上升氣流,吸收灰塵,形成蘑菇雲的莖。

想象壹下妳往兩張紙中間吹氣的情景,兩張紙會同時被 “吸”進去,這是因為氣體的流失,導致壓強下降,在核反應的上升氣流中也有相同的情況。

另外,如果妳欣賞壹部關於核爆炸的電影,妳會看到許多被攜帶的物質向外旋轉,這種現象發生在火球和鄰近冷空氣的界面上。

從核爆試驗的錄像中,我們可以看到也確實如此,火球向外延伸。

這是因為火球的中心部分是最熱的,當它與外部空氣相互作用時會產生翻滾運動,這種現象被稱為開爾文-亥姆霍茲不穩定性(Kelvin–Helmholtz instability)。

核爆火球如何產生蘑菇雲

雖然所有的原子彈都會產生“蘑菇帽”和“蘑菇莖”,但真正巨大扁平的雲(真正像蘑菇的雲)只能來自熱核武器(或者說氫彈)引起的高強度爆炸。

因為這需要足夠的能量來上升高度,普通的炸彈,甚至是核裂變炸彈都不足以達到特別的高度。

人類目前引爆的最強核彈是沙皇炸彈,這是壹枚氫彈,當它在新地島試爆時,產生的蘑菇雲上升到地表上空67公裏處,這已經穿過對流層和平流層了。

普通氫彈產生的火球只能撞擊到對流層頂,也就是對流層和平流層的邊界。在對流層頂有壹個強烈的溫度梯度,這阻止了兩層大氣的混合。

火球的“熱泡”最初膨脹並上升,當氣泡從海平面上升到對流層頂時,它的溫度已不足以突破對流層邊界。

句話說,“氣泡”遇到的物質能量比它大,所以它不再具有浮力。所以火球不能再向上膨脹,它開始向四周膨脹成壹個誇張的蘑菇帽。

同樣的情況也發生在巨大的夏季雷雨雲上升到對流層頂時,形成壹個扁平的鐵砧形狀。

圖為:中國原子彈試爆成功老照片

最後

其實核武器最恐怖的不是它們的放射性物質,或者爆炸時產生的沖擊波和光輻射,真正可怕的是上升的蘑菇雲。

如果全世界的核武器同時引爆,上升的蘑菇雲足以包圍整個地球2000年(數據來源互聯網不曾考證),到時核冬天就會到來,地球上的所有海洋都將凍結,這是才是到時生物大滅絕的原因。

最好那壹天不要到來,如果真的到來,文明將不復存在。