真空闸

原子弹爆炸后为什么会升腾起蘑菇云

发布时间:2022/12/27 15:49:28   
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年8月9日,美军出动B-29轰炸机将代号为“胖子”的原子弹投到日本长崎市。长崎市约60%的建筑物被毁,直接伤亡8.6万人,约占全市总人口的37%;年我国第一颗原子弹引爆成功,从此正式跨入军事强国,西方列强再也不敢对我国使用核威慑,原子弹的威力由此可见一斑。

我们可以注意到,原子弹爆炸后不会像我们想象的一样形成大火球,也不会像炸弹爆炸一样将能量不分青红皂白的射向四面八方,而是会形成巨大的蘑菇云腾空而起,这究竟是为什么呢?

当一个核装置被引爆时,周围较大范围内都将产生大量的X射线、中子、α粒子等高能粒子,它们不仅具有摧毁四周一切建筑、杀死大范围内一切有生命的物体的本领,更直接的作用是极迅速地加热周围空气。

这些高温空气和着大量尘埃在爆炸力和浮力作用下高速升空。最先它们升空时是形成一道云柱,当云柱升高膨胀后,其顶部空气和尘埃碰到上面的冷空气将开始降温。

当这些上升的空气和尘埃降温到同周围空气几乎等温时,它们将减速上升,然后改变运动方向,变成向周围平移,最后逐渐变为下降。由于“云柱”的变化在其顶部的各个方向一般都比较均匀,“蘑菇云”因此得以形成。

战时投下的核弹和科学实验表明,蘑菇云可以在地球上形成,但在太空中呢?如果在月亮上投放核弹,那么蘑菇云还会发生吗?答案是"不"。

"蘑菇云的形成需要大气环境,而不会发生在真空中。月球的无气环境将无法将初始球体扭曲成圆柱体,空气密度也不会有差异来吸收物质来生长云层。”加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室计算工程研究员凯蒂·伦德奎斯特说

就像蘑菇的种类有所不同,蘑菇云也有很多品种。根据炸弹的爆炸量和爆炸高度,产生的蘑菇云将具有不同的特征。像二战结束时发生在日本广岛和长崎上空的爆炸有两个主要部分。其中一部分由上面的白云组成,由炸弹本身的蒸发产品和周围空气中的凝结水组成。另一部分是棕色材料和碎片从地面延伸的茎。但两者却没有完全接触,从下面的照片就可以看出这一点。

伦德奎斯特说,"长崎原子弹的爆炸有一个非常明显的白云,而下面却是棕色的。因为炸弹在离地面近英尺(米)的地方被引爆高高在上,因此这些云层上的盖和茎没有相遇。据美国能源部称,尽管当时它们造成的破坏时毁灭性的,但与后来制造的武器相比就相形见绌了,它的爆炸威力约为2万吨TNT或更少。(相比之下,苏联沙皇的TNT当量为5万吨TNT)。

伦德奎斯特说,根据已引爆的核弹来看,核弹的爆炸威力越大,爆炸位置离地面越近,爆炸后的形态就越接近蘑菇云。



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