原子彈爆炸為什麼會產生蘑菇雲?最大的蘑菇雲能有多大?

這是爆炸瞬間釋放出大量的熱以及衝擊波作用於空氣及周邊粉塵形成的現象。

一定好奇原子彈為啥爆炸的如此迅速?

原子彈爆炸因為發生了不可控的鏈式裂變反應,在核材料發生裂變反應時會放出瞬發中子,正如瞬發中子的名字,瞬發中子佔裂變發出中子份額的99%以上,數量多,並且是在裂變反應發生後10秒內發出,產生速率快,新發出的中子又可以引起新的裂變,因此,原子彈爆炸幾乎是在瞬間完成的。

裂變發出的熱量瞬間釋放,會產生幾千萬度甚至上億度的高溫,同時在爆炸中心地區產生幾十億個大氣壓的壓力。這種高溫高壓下的火球向爆炸中心四周激烈擴散,隨後中心的空氣升溫膨脹而又快速上升。根據伯努利方程(雖然不滿足伯努利方程的試用條件)原理定性分析,氣體流速加快,壓強減小,在熱氣流飛快上升後,瞬間產生低壓區,巨大能量將地面的石頭、碎片、粉塵、煙和雜物等各種物質粒上高空而形成蘑菇莖。但這個過程發生的特別激烈,造成氣體紊流(雷諾數大於20000),氣體邊上升邊下翻形成漩渦,所以蘑菇莖並不是光滑的。當蘑菇莖升高膨脹後,頂部熱空氣混合著塵埃一直上升,到達對流層頂時遇冷空氣將開始降溫。當這些上升的空氣和塵埃降溫到同周圍空氣幾乎等溫時,密度變得相近,它們將減速上升,然後改變運動方向,變成向周圍平移擴散,形成蘑菇頭。

要說世界最大的核彈不得不提到在前蘇聯的“沙皇炸彈”,又稱“大伊萬”,意思就是炸彈王。是美蘇冷戰期間在赫魯曉夫時期建造的,開始的設計當量為1億噸TNT的威力,後來科研人員和赫魯曉夫說,造可以造的出來,但是試驗場我們現有的太小了,傷及到鄰居家的花花草草也不好,會有外交風波的,後來就改為了5000萬噸,減小了一半。爆炸時蘇聯在新地島建立了新的核試驗場。新地島位於北極圈內,終年積雪,氣候寒冷,人煙稀少。距離該島最近的大城市都在1000公里以外,最終蘇聯遷出了島上的所有居民。

原子彈爆炸為什麼會產生蘑菇雲?最大的蘑菇雲能有多大?

原子彈爆炸為什麼會產生蘑菇雲?最大的蘑菇雲能有多大?

有多厲害呢?爆炸功率達到了太陽的1.4%,爆炸後所引發的大氣擾動環繞了地球三次,爆炸時將近1000公里外的地方都還看的到,數百公里範圍內的建築被毀。爆炸後的蘑菇雲寬達將近40公里,高達60公里。爆炸的閃光還能亮瞎220公里以外的眼睛。至少也能使劇痛與灼傷。

像這麼大當量的核彈扔到哪個城市都能使城市瞬間回到宇宙大爆炸時的模樣,所以核彈不是扔著玩的,是用來嚇唬人的。


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