如果在距离地球500公里的太空引爆一颗五千万弹量的氢弹,会怎么样?

亚东167


一颗五千万吨TNT当量的核弹在500千米的太空爆炸的威力与在大气层内爆炸有非常大的区别,外观上的区别就是没有任何蘑菇云,只有一个明亮的球体,而且是一闪而过。对于核弹在太空爆炸的影响其实在冷战期间已经有过试验。



冷战期间美苏双方除了不断攀升核武器当量之外也把核武器爆炸的高度一再提升,最终利用导弹实现在外太空的试验,所以当时的外太空非军事化就是一句空话而已。美苏双方都使用核弹在太空进行了若干试验。


核弹头在太空爆炸的威力除了没有大气层内巨大的冲击波之外其余的光辐射,电磁辐射,还有许多伽马射线和X射线的存在,这些对在太空的卫星有非常大的影响。

另外由于大量的电磁辐射可以导致低纬度地区都产生极光,大量的粒子被射出严重影响到地面的电力设施。可见虽然在太空爆炸,其威力还是相当惊人的。。

不过要说真的杀伤力利用大气层的特色产生的冲击波还是最直接。


鹰眼战情室


看到有答主说5000万吨当量的氢弹在500公里的太空中爆炸基本无害,那真的是太小瞧氢弹的威力了。关于题主所提的这个问题,其实人类有做过类似的实验,那就是美国在冷战期间实施过的“鱼缸行动(Operation Fishbowl)”。在1962年,美国曾经进行了一系列的高空核爆炸试验。

在1962年6月2日,第一次进行名为“太阳鱼”的核爆炸试验,结果没有成功。17天后,也就是6月19日,进行了第二次名为“海星”的核爆炸试验。雷神导弹携带着一枚核弹头飞行了不到一分钟,由于火箭发动机故障,导弹和弹头在10公里的空中被销毁,没有成功引爆。

直到7月9日,在第三次名为“海星一号”的核爆炸试验中,核弹终于在400公里的太空中引爆。事实上,雷神导弹最高飞行高度达到了1100公里,核弹头在下降到400公里时才被引爆。这是当时拍摄到的爆炸画面:

可以看到,核弹在太空中爆炸之后,并没有产生蘑菇云,而是呈现为一个明亮的球体。在真空的太空中,核弹爆炸并没有产生冲击波。在太空核爆炸的过程中,产生了强烈的电磁脉冲,波及的范围极为广泛。当时远在1445公里外的夏威夷也受到了显著的影响,大量的路灯断电以及大量的防盗警报响起。

此外,在爆炸区域以及赤道另一侧的南部共轭区域,用肉眼都能直接看到明亮的极光。海星一号的辐射带在高海拔地区持续了数月,破坏了数个在轨人造卫星。

据估计,在海星一号试验中,核弹头的当量为140万至145万吨TNT,这是一枚氢弹。如果换做是5000万吨当量的氢弹(当年苏联试验过的沙皇炸弹正是这个当量),即便高度提高到500公里,这样的太空核爆炸也会引发严重的后果。爆炸点下方大部分区域的电力将会发生中断,人们的通信将会受到严重的干扰甚至完全中断,而且还会看到范围极广的明亮极光。


火星一号


没人敢这么做,在上个世纪六十年代,美国曾经进行了高空试爆氢弹试验,试验的氢弹当量并不大,大约为145万吨当量,但即便如此,还是对下方的用电设备造成了不同程度上的范围性影响。

一颗氢弹的爆炸威力通常由这几个部分组成:冲击波、光热辐射、放射性尘埃、电磁脉冲、各种高能量射线(致癌)。

距离地球表面500公里,这里应该是属于太空的范畴了,大气已经相当稀薄,如果非要形容到底有多稀疏,500公里的太空空气密度甚至不及地面上的亿分之一。

所以,对于冲击波,这个完全不用担心,充其量这样的氢弹在太空中爆炸就像一个明亮的光球,比太阳还要耀眼得多。

光热辐射可以忽略不计,放射性尘埃,大气层会起到一定的防护作用,对地面的影响较小,高能量射线(伽马射线、X射线)也不会给地表带来伤害。

所以,最主要的就是电磁脉冲了,鉴于美国曾经在太空中试爆过氢弹,可以根据当时的影响来做个判断,当时的氢弹当量在上面也提及了,仅为145万吨当量。在离地面400公里的位置爆炸了,释放出的电磁脉冲影响到了远在一千多公里外的夏威夷,致使夏威夷大量的用电设备断电,在核爆下方的部分区域伴随着明亮的极光现象。

现在,如果美国敢再次在太空中试爆氢弹,而且还是试爆5000万吨当量的氢弹,如果在美国上空500公里处的话,会造成什么影响呢?美国整个国家面临着大范围停电,同时伴随着耀眼的极光,空中明亮的光球完全的盖住了太阳光芒。即使避开那些人造卫星,它们也会被电磁脉冲影响到。

除此之外,很可能还有其它什么我们无法预见到的影响,但是,无论如何,人类也不敢这么做。


一枚游戏科幻迷


很多答主都用人类历史上的炸弹之王“大伊万”作对比,因为题目中的5000万吨当量正好是“大伊万”的爆炸当量。但是“大伊万”毕竟是在4km高度爆炸的,与题目中的500公里高空相差甚远。

那么人类有没有在500公里高空引爆过核弹呢?还真有过。我来补充数据。

1962年7月9日晚上11点,美国进行了一项代号为“一流星鱼”(Starfish Prime)的热核试验。在夏威夷西南1450km的太平洋海域上空,海拔400公里的高度,引爆了一颗140万吨TNT当量的氢弹。400公里跟题目中的500公里相比还是低了点,不过已经算接近了,实验结果还是比只有4公里高度的“大伊万”更有说服力一些。

那么这颗只有140万吨当量的氢弹威力有多大呢?

  • 几颗低轨道卫星遭殃,其中就有英国刚刚发射不到3个月的阿里尔1号卫星(这个是英国历史上的第一颗人造卫星)。

  • 夏威夷300多个路灯发生故障,电力线路中许多断路器跳闸,数百个报警器响成一片。

  • 檀香山与威克岛之间的短波通信损坏。

  • 爆炸位置高,没有造成地面的人员伤亡。

注意,上面所描述的各种电力系统损坏,并不是在爆炸点正下方,而是爆炸点下方1400公里外。如果把140万吨当量换成题目中的5000万吨当量,爆炸威力肯定要大很多。人也许没事,但是让一座北京、上海这样的城市陷入黑暗、通信失灵还是有可能的。

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就在距离我们1.5亿公里远的地方,有个大家伙每秒钟都在释放着几十亿颗核弹的能量,它就是我们的太阳了,虽然太阳离我们比较远,但是它的能量辐射量很大呀,但是我们每天沐浴在阳光下,什么事儿也没有。


不过我们在阳光下呆着没事儿,不代表在题主所说的距离地球500公里引爆的5000万吨级的核弹之下也没有问题,在正下方的地表遭遇的辐射能量还是要比阳光大一些的。这个问题其实有个很好的对照,1961年10月30日上午11点,前苏联的图-95战略轰炸机上装载着重达26吨的"大伊万"氢弹在新地岛上空1.5万米高空投下了它,之后能飞离爆炸现场,11时32分,氢弹在新地岛上空4000米处爆炸,和题主假设的爆炸当量一样,大伊万氢弹的爆炸当量也是5000万吨TNT炸药,不过由于500公里的高空属于大气层外,所以基本可以忽视它的冲击波次声波等的破坏力,单看它的光辐射能就能了解个大概了。


大伊万氢弹引爆的时候,躲藏在250公里之外的掩体中的观察人员说:我们看到一道强光,给我们的感觉比100万个太阳还要亮。尽管爆炸中心距离我们有几百公里远。但大家的眼睛还是感觉到了强烈的灼热。事后还有人患上了白内障。

那么如果氢弹在地球上方500公里爆炸的话,其实正下方的人受到的辐射能,要比上面所说的岩体中的观察人员遭受的辐射能更大,因为地球大气层的厚度不过才一百多公里,而且50公里往上的大气层实际上都非常稀薄了,因此大气层对光线的阻挡远不如地球表面的250公里,因此氢弹正下方一定区域内的人员的头发和衣服很可能被烧焦,裸身的话则可能造成大面积烧伤。



5000万吨TNT爆炸当量的氢弹,能释放2.1×10^17 焦耳的能量,而且这么多的能量,只是在几十纳秒内释放出来,其功率可达5.4×10^24瓦。这么大的功率释放相当于同时间太阳的1%还多,而由于它的距离只有500公里,远小于太阳的1.5亿公里,所以对正下方地表上的生物还是会造成一些伤害的。



另一种危害是它爆炸所产生的电磁脉冲,在500公里高空的情况下,大多数的人造飞行器都会受到影响,其信号接收器,发射器以及太阳能电池板都有可能被毁掉,而且爆炸正下方的电信通信乃至供电设备也会出现故障,这样的爆炸甚至还会在地球磁场的影响下出现明亮的极光。


科普大世界


图示:“大伊万”氢弹模型

  可以想见,题主所说的5千万吨TNT当量的氢弹,其弹头的核装药量将会是一个多么巨大的数值!计算起来,其核装药量=5000÷6≈833千克,需要一辆小解放卡车才能装得下,再加上制导和起爆装置,其弹头无论重量还是体积,都将相当于一辆载货卡车。如此巨大的氢弹,人类历史上有过发射经历吗?

图示:“大伊万”起爆地点

  有!而且将会是空前绝后的一次。1961年10月30日,莫斯科时间11时32分,苏联航天局在北冰洋新地岛西岸4200米高空试爆了一颗代号为“大伊万”的巨型氢弹。这颗TNT当量为5000万吨“大伊万”,爆炸威力相当于广岛“小男孩”的3846倍,产生的火球直径达4600米,在1000公里以外的地方都能看得见;爆炸形成的蕈状云宽达40公里,高达60公里,比珠穆朗玛峰还高7倍多;爆炸产生的热辐射致使起爆点下方3米厚度、直径为20公里的冰层被全部融化,甚至远在170公里以外的人也受到3级灼伤;爆炸形成的冲击波高达每平方厘米21.11千克力,波及方圆1000公里的范围,致使远在芬兰的多地房屋玻璃被震碎。尤为严重的是,爆炸产生的电磁辐射导致数千公里范围内的通讯信号受到严重影响,苏联全境的通讯联络被迫中断1小时,即使是位于4000公里以外的美国阿拉斯加州,其预警雷达和通讯系统也全部中断,时间长达20小时。

图示:苏联图-95战略轰炸机正在空投“大伊万”

  由此可见,如果在距离地球500公里的太空引爆一颗当量为5000万吨的氢弹,产生的后果是:位于起爆点正下方地区的居民将肉眼可见爆炸火球,并因此遭受光辐射危害,甚至导致失明;产生的冲击波将导致正下方地区出现暴风压力,并严重影响地球表面的大气环流;产生的电磁辐射将致使部分国家或地区的通讯联络全部中断。

图示:“大伊万”爆炸时的航空观测影像


慕什塔戈


又一个人想要毁灭地球.......题中有一处错误,是五千万吨当量而不是五千万弹量!

当量是什么意思

需要人在谈论原子弹、氢弹时都会说多少当量,但你知道当量真正的意义吗?记住当量就是反应爆炸威力的量,我们所说

的五千万吨当量意思就是相当于五千万吨TNT炸弹爆炸产生的威力大小!所以五千万吨当量的氢弹和五千万当量的原子弹哪个威力大?当然是一样大!这就相当于问你一斤棉花和一斤铁哪个中一样!


所以我们可以将题目修改为:如果在距离地球500公里的太空引爆一颗五千万吨当量的核弹,会怎么样?

核弹的主要破坏力

我们在讨论这个问题前首先要了解核弹爆炸的破坏力主要有哪些方面:

1.高压杀伤破坏——冲击波(占50%)。在爆炸瞬间,巨大的能量是在不到一秒钟的时间里释放出来,爆炸产生的高温高压气体强烈地向四周膨胀。造成巨大破坏力!

2.高温杀伤破坏——光辐射(占35%)爆炸产生的巨大能量伴随着高温,产生包括X射线、紫外线、红外线和可见光的光辐射。

3.特殊杀伤破坏——贯穿辐射(占5%)是由阿尔法、贝塔、伽马和中子流组成的辐射,对人体伤害极大,会致癌!


4.长期危害——放射性沾染(占10%)这个相信不用多说,这也是核弹最让人恐怖的地方。

5.对通讯联络的破坏——电磁脉冲。这种破坏的作用距离相比前四种是最远的,其会中断通讯、使各种控制失灵、使电子计算机数据混乱、扰乱正常的电波传播等。

5000万吨级的核弹威力

目前人类历史上确实制造过如此巨大当量的核弹,它就是—苏联“沙皇”核弹。

那么这颗核弹爆炸的威力是怎么样呢?根据计算5000万吨当量的核弹有效杀伤半径约为1.4939×5000^(1/3)=25.5千米。(集体公式很简单,大家可以自己搜下)据记载:

爆炸当时所产生的火球直径就长达4600米,远超过引爆的高度,所以火球很快地就席卷了大地;之后又几乎扩散到刚刚轰炸机投掷的高度,而且将近1000公里外的地方都还看的到。爆炸后的蕈状云宽达将近40公里,高达60公里,比珠穆朗玛峰还高7倍多;爆炸产生的热辐射甚至可以让远在170公里以外的人受到3级灼伤,爆炸的闪光还能造成220公里以外的眼睛剧痛与灼伤,甚至造成白内障以及失明。爆炸所产生的暴风压力高达每平方厘米21.11千克力,足足吹送了将近1000公里的范围。


这就是“沙皇”爆炸时的具体威力,据说当时苏联想要造的是一亿吨当量的核弹,简直是丧心病狂!

在距离500公里的地方引爆这颗核弹

明白了核弹的主要威力,也知道了5000万吨当量的具体爆炸威力,那么我们接下来就对比破坏力的四个方面来分析一下:
首先是冲击波和光辐射,从上面的计算我们发现,“沙皇”爆炸时的火球产生有效杀伤半径约为25.5千米,这显然和500公里比较就显得不足以说了,至于光辐射在经过大气层的和500公里的递减早已经没有威胁了。

接下来是贯穿辐射,再经过500公里后,加上有大气层和地球自身的磁场,辐射对于我们而言也不是太大的问题。再下来就是放射性污染,因为爆炸地点是在太空,而且是在太空,所以这一点也不用担心。


最后就是电磁脉冲了,这一点反而影响是最大的!因为会使得地球上的通信设备受到干扰,想想现在人类对于网络的依赖程度,这一项可能会使我们遭到巨大损失!

总之来说,在距离地球500公里的地方引爆5000万吨当量的核弹对于我们来说没有致命威胁,顶多就是让我们有点不舒服!


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科学认识论


我认为这颗超级氢弹在太空爆炸并不像人们想象中那么可怕,甚至于基本上是无害的。

首先,我认为用大气中核武器有效杀伤半径公式来计算这颗氢弹带来的影响是不妥的。

因为大气中有空气的阻力作用,所以才有“有效杀伤半径”这个说法——过了一定的距离之后,空气的阻力作用会削弱氢弹带来的影响,而在太空中,没有这个阻力作用,因此这个公式就不适用了。

简单用有效杀伤半径>500公里就认为氢弹可以威胁到地面人类的安全,那就是大错特错了。

↑不同氢弹在大气中的爆炸效果↑

↑太阳就是一颗超级大的氢弹↑

其次,我们用一个最简单的方法就可以知道氢弹对地球的伤害了。

不要忘了,我们的太阳就是一颗巨大的氢弹,时刻不停地在发生核聚变反应并且向外散发着能量。而太阳照射到地球上的能量是多少呢?

我们简单计算一下,太阳每秒钟发射出来的能量大概是3.8×10^26J,而地球每秒接收到的太阳能量大约是1.7×10^17J,这个能量要是转换成TNT当量,就是4000万吨,跟题目中说的五千万吨当量的氢弹其实差不多。甚至于,考虑到氢弹是向四面八方辐射能量的,所以只有一面向着地球,只有不到一半的聚变能量会辐射到地球上。

意思就是说,地球每秒接收到的能量,就相当于一颗4000万吨当量的氢弹爆炸,而且这个过程一刻都没有停止过。所以这么看的话,题目中5000万吨当量实在不叫事儿

最大的可能性,是在氢弹爆炸的时候人们抬头一看,天上怎么有两个太阳?有点儿晒。然后过一会儿就什么事情都没有了。

最后,为什么这么可怕的氢弹在太空中爆炸对地球却没有太大的伤害呢?

因为氢弹爆炸造成的威力无非就是冲击波、光辐射和高能粒子流。冲击波在太空的真空环境中是没有的,光辐射和高能粒子流会被厚重的大气吸收掉(大气保护地球上的生物保护了很多年)。所以说,氢弹爆炸自然就不那么容易伤害到地球上的人类啦。

↑大气对光辐射的吸收作用↑


SilentTurbine


核弹地面爆炸后有效杀伤半径可以计算,有效杀伤半径约为1.4939乘以爆炸当量的三分之一次方。据此列式可知,5000万吨当量的核弹有效杀伤半径约为1.4939×5000^(1/3)=25.5千米。如果在适当高度爆炸,会扩大波及范围。

人类爆炸的最大当量的氢弹“沙皇”就是五千万吨TNT当量。当时在万米高空空投,空投时炸弹还拖着一个大降落伞拖延时间,以便让飞行员逃到45公里以外的安全位置。炸弹在地面上方4千米处爆炸,冲击波摧毁了直径110千米范围内的建筑,直径500千米内的建筑玻璃被震碎。


氢弹的破坏主要包括冲击波、光辐射、核辐射、放射性污染、电磁脉冲。若是在地面附近爆炸,冲击波和光辐射能占破坏力的65%。一旦到了离地500公里处的太空爆炸,冲击波就会失去威力。即使辐射到达了大气层,也会分散作用在半径达2000千米的范围内,冲击波被稀释了。

氢弹本就是依靠聚变释放能量,只是需要一个小的原子弹点燃聚变。沙皇氢弹的火球没有和地面直接接触,造成的放射性污染非常低,这是庆幸的。若是在500千米的高空引爆,放射性污染甚至可以不必考虑。

在500千米的高空爆炸沙皇炸弹,半径2000千米范围内的人可以看到耀眼的光芒。因为距离太远,光辐射又是按距离的平方衰减,对人的影响还是有限的。觉得耀眼可以扭过头闭上眼。

最大的影响还是电磁脉冲。强烈的脉冲信号会使地面上的很多通信设备停止工作,太空中的卫星会首当其冲。爆炸附近的卫星可能立即化为乌有,离它远点的也可能被强烈的脉冲烧毁电路或者无法工作,进而导致地面上陷入通信混乱。这样的破坏已经不是针对一个国家,而是针对了全人类。


刁博


快看!天上出现了两个太阳,人们不明白这是为什么,不过短暂的“奇观”所带来的兴奋感很快消散了。

因为他们发现周边的电子设备失灵了,甚至某些地方出现大面积停电现象,人们渐渐感到恐慌,这时有人想打电话,可是手机信号也没了。

——以上就是在500公里外太空引爆氢弹对地面人类的影响

关于这个问题,我们需要知道氢弹的杀伤原理

有五点:冲击波、光辐射、贯穿辐射、放射性污染、电磁脉冲

前三种危害由于引爆高度过高以及大气层的保护,基本不会对人类有什么影响,除了光亮比较刺眼。

而放射性污染,虽然氢弹产生的放射性物质较少(要知道氢弹的需要原子弹来引爆的,而原子弹爆炸产物具有高放射性,如果是三相弹的话,占比还要更高),虽然高度很高,但对人类多少还是会有些影响的

而重点就是电磁脉冲,直接举个例子

1962年,美国在400公里高空引爆了当量140万吨的氢弹,造成数千公里外的夏威夷瓦胡岛发生大面积电路故障,通讯中断;此外还把英国的低轨道卫星整坏了。

可以想象,5000万吨当量的氢弹在500公里的高度引爆,将会对多大的范围疯狂输出?结果显而易见。

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