1964年10月16日,這是中國揚(yáng)眉吐氣的一天,因?yàn)橹袊谝幻对訌椩谛陆_布泊試爆成功。
以當(dāng)時的中國能夠制造出原子彈并成功試爆,確實(shí)是一件非常不容易的事,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,那么它最顯著的一個特點(diǎn)就是上升的蘑菇云。這就引出一個有趣的問題,核爆炸后,是什么過程決定了蘑菇云的奇怪形狀呢?
其他爆炸也能產(chǎn)生蘑菇云
在我們的常識里,看到上升的蘑菇云就會聯(lián)想到原子彈爆炸的場景,事實(shí)證明,我們的常識有時候不太可靠。
原子彈確實(shí)會產(chǎn)生可怕的蘑菇云,但是絕對不是唯一能產(chǎn)生蘑菇云的爆炸,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里都認(rèn)為只有原子彈才會產(chǎn)生蘑菇云。
其實(shí),化學(xué)炸藥的大型爆炸也會產(chǎn)生同樣的效果,換句話說,蘑菇云的形成并不取決于核反應(yīng)或核成分。
當(dāng)爆炸產(chǎn)生一個以爆炸點(diǎn)為中心非常熱的“氣泡”時,而當(dāng)這個熱度達(dá)到某個臨界點(diǎn)時,就會形成“蘑菇云”。
這和什么反應(yīng)產(chǎn)生的爆炸沒有關(guān)系,只取決于爆炸釋放的能量。
在核爆炸的情況下,核反應(yīng)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(xiàn)象都會產(chǎn)生一個巨大的“氣泡”,在核爆中一般被稱作火球。
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“云”產(chǎn)生強(qiáng)大的上升氣流,吸收灰塵,形成蘑菇云的莖。
想象一下你往兩張紙中間吹氣的情景,兩張紙會同時被 “吸”進(jìn)去,這是因?yàn)闅怏w的流失,導(dǎo)致壓強(qiáng)下降,在核反應(yīng)的上升氣流中也有相同的情況。
另外,如果你欣賞一部關(guān)于核爆炸的電影,你會看到許多被攜帶的物質(zhì)向外旋轉(zhuǎn),這種現(xiàn)象發(fā)生在火球和鄰近冷空氣的界面上。
從核爆試驗(yàn)的錄像中,我們可以看到也確實(shí)如此,火球向外延伸。
這是因?yàn)榛鹎虻闹行牟糠质亲顭岬模?dāng)它與外部空氣相互作用時會產(chǎn)生翻滾運(yùn)動,這種現(xiàn)象被稱為開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性(Kelvin–Helmholtz instability)。
核爆火球如何產(chǎn)生蘑菇云
雖然所有的原子彈都會產(chǎn)生“蘑菇帽”和“蘑菇莖”,但真正巨大扁平的云(真正像蘑菇的云)只能來自熱核武器(或者說氫彈)引起的高強(qiáng)度爆炸。
因?yàn)檫@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(dá)到特別的高度。
人類目前引爆的最強(qiáng)核彈是沙皇炸彈,這是一枚氫彈,當(dāng)它在新地島試爆時,產(chǎn)生的蘑菇云上升到地表上空67公里處,這已經(jīng)穿過對流層和平流層了。
普通氫彈產(chǎn)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。在對流層頂有一個強(qiáng)烈的溫度梯度,這阻止了兩層大氣的混合。
火球的“熱泡”最初膨脹并上升,當(dāng)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(zhì)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一個夸張的蘑菇帽。
同樣的情況也發(fā)生在巨大的夏季雷雨云上升到對流層頂時,形成一個扁平的鐵砧形狀。
圖為:中國原子彈試爆成功老照片
最后
其實(shí)核武器最恐怖的不是它們的放射性物質(zhì),或者爆炸時產(chǎn)生的沖擊波和光輻射,真正可怕的是上升的蘑菇云。
如果全世界的核武器同時引爆,上升的蘑菇云足以包圍整個地球2000年(數(shù)據(jù)來源互聯(lián)網(wǎng)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(jié),這是才是到時生物大滅絕的原因。
最好那一天不要到來,如果真的到來,文明將不復(fù)存在。