為(wei) 什麽(me) 核彈爆炸會(hui) 形成蘑菇雲(yun) ?是什麽(me) 原因形成了這種標誌性的形狀?核彈爆炸時,能量不加選擇地向四麵八方釋放,那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 爆炸時產(chan) 生的不是不斷膨脹的火球而是蘑菇雲(yun) 呢?
美國加利福尼亞(ya) 州倫(lun) 斯利·弗莫爾國家實驗室的計算工程研究員凱蒂·倫(lun) 德奎斯特稱,盡管能量爆發最初確實形成了一個(ge) “熱空氣球”,但這僅(jin) 是開始,由於(yu) 熱空氣會(hui) 逐漸上升,中間的圓柱形球體(ti) 會(hui) 比邊緣區域承受更多的浮力。
球體(ti) 形狀就是這樣形成的,當最大的低密度流體(ti) 位於(yu) 中間位置,就會(hui) 上升得很快,就像烤箱裏紙杯蛋糕中的蛋糕逐漸受熱膨脹一樣。雖然整個(ge) 球狀流體(ti) 都在上升,但由於(yu) 中間的圓柱體(ti) 上升較為(wei) 緊迫,球體(ti) 之外的冷空氣開始衝(chong) 向上升氣泡的下方。
這導致上升的氣泡扭曲成一個(ge) 圓環,或者甜甜圈形狀,由於(yu) 熱空氣分子在能量充沛的情況下快速移動,將高速彼此碰撞,最終它們(men) 之間創造了一個(ge) 非常大的空間,以至於(yu) 形成一個(ge) 近乎真空的環境。噴射的物質被吸入真空中,然後向上推,這樣就形成了頂部的蘑菇雲(yun) 和底部環麵內(nei) 的平坦區域,該噴射流吸走了灰塵和碎片,形成了蘑菇雲(yun) 的莖部,同時灰塵和碎片也進入了蘑菇帽。
戰爭(zheng) 時期投下的核彈和相關(guan) 科學實驗表明,蘑菇雲(yun) 能在地麵上形成,但如果核彈在太空中引爆,是否也能形成蘑菇雲(yun) 呢?
答案是,不會(hui) 產(chan) 生蘑菇雲(yun) 。
核彈形成的蘑菇雲(yun) 需要大氣層,這樣才能具有流體(ti) 物質,例如:空氣,在太空真空環境下空氣極少,基本上是不會(hui) 形成的,月球上沒有空氣的環境無法將最初的球體(ti) 扭曲成一個(ge) 環麵,也不會(hui) 有空氣密度差異來吸收物質柱來形成蘑菇雲(yun) 。
就像蘑菇有不同種類一樣,蘑菇雲(yun) 也有不同的外形和結構,依據核彈爆炸威力和高度不同,產(chan) 生的蘑菇雲(yun) 具有不同的特征。第二次世界大戰結束時發生在日本廣島和長崎的爆炸有兩(liang) 個(ge) 主要部分,一部分是由爆炸本身的汽化產(chan) 物和周圍空氣中的冷凝水組成的滾滾白雲(yun) ;另一部分是由棕色物質和碎片組成的莖幹部分,從(cong) 地麵向上延伸。人們(men) 可通過觀看蘑菇雲(yun) 照片,可看到這兩(liang) 個(ge) 部分並未完全接觸。
核彈爆炸時會(hui) 產(chan) 生一片非常明顯的白雲(yun) ,白雲(yun) 下麵是一片棕色雲(yun) 層,因為(wei) 核彈是在距離地麵610米處引爆的,所以雲(yun) 層頂部和核彈蘑菇雲(yun) 沒有相互影響。
盡管核彈爆炸會(hui) 造成毀滅性破壞,但與(yu) 人類後期製造的武器相比,它們(men) 的威力並不強,美國能源部稱,核彈爆炸威力大約相當於(yu) 2萬(wan) 噸TNT炸藥,甚至更少。相比之下,前蘇聯製造的AN-602氫彈(Tsar Bomba)的TNT當量為(wei) 5萬(wan) 噸。
在試驗過的威力更大和距離地麵更近的核彈爆炸中,爆炸產(chan) 生雲(yun) 層的莖部和帽部融合形成典型的蘑菇狀結構。
實驗室人員研究了這些影響,以便在發生核危機時,能夠知道放射性粒子位置,從(cong) 而正確預測放射性沉降物,為(wei) 應急處置提供指導性建議,保護公眾(zhong) 健康。
依據《原子科學家公報》報道,盡管核末日的威脅是真實存在的,但世界上核武庫總共擁有大約1萬(wan) 枚核彈,比上世紀80年代的6萬(wan) 多枚核彈有所下降。(葉傾(qing) 城)
歡迎掃碼入群!
深圳科普將定期推出
公益、免費、優(you) 惠的活動和科普好物!

