@ 2012.12.01 , 18:49
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WHAT IF: 如果在世界最深处爆炸最大的核弹会怎样?

网漫xkcd作者、前NASA机器人专家Randall Munroe最近在他的网站上开设了一个“来信侃”的问答栏目,专门回答一些奇奇怪怪的读者来信问题,下面是该栏目的最新一期:

如果一颗大当量核弹(比如 Tsar Bomla)在马里亚纳海沟底爆炸会发生什么?
—Evin Sellin

并不会怎样——反而如果核弹在水面下引爆会有更大的反应。

实际上,这样的核试验是做过的。炸了以后是这个样子的。

但是所有进行过的实验都使用小当量的核弹,而且爆炸位置水深较浅。我们要研究的不是这样:Tsar Bomba 当量53,000,000吨,是迄今为止人类所引爆的最大当量核弹。而马里亚纳海沟深11000米,是最深的海沟。

在1962年,物理学家Freeman Dyson 曾为政府写了一篇备忘录设想8种未来武器,并逐一列出了各自的军事用途和潜在危险。这篇备忘录已经解密,但是未出版。Freeman先生的儿子George Dyson 拿到了一份拷贝。感谢这位也叫乔治的先生,我们得以一览这篇备忘录的内容。

在备忘录中,Freeman就曾列举了海洋中爆炸核弹以制造巨大海浪的可能性。文中有一段设想了在美国北部海洋中引爆一颗十亿吨当量级的核弹造成的效果,其破坏性之强,令人不寒而栗:“具体的数学计算和波坏性研究还没能进行。但是粗略的估计可以得出,爆炸产生的巨浪能够高达70-100米,海水会涌入内陆300-500公里。”
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但是让海岸区域感到非常幸运的是,后续的研究表明事情并不那么糟。

有关核弹引发海啸的美国官方研究是《水下核爆炸引发海浪》Water Waves Generated By Underwater Explosions 这份报告发表于1996年,作者是Bernard Le Mehaute 和 Shen Wang (王申?华裔?)这份报告穷举并总结了所有有关水下核爆后果的研究。

这份报告指出,当一颗核弹在深水下爆炸后会产生一个高热空气空洞,接着空洞会被水填充,气体上升到水面。而如果爆炸在离水面较浅的位置发生,爆炸原点附近的水面上可能出现几百米高的滔天巨浪。

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令人感到幸运的是,这些海浪与海啸有本质区别:如果海浪高,它们会很快消失。它们的能量会推挤大陆架,形成一个碎浪带。这可能对一些船舶有危险,但是比一发直接的热核爆炸危害要小很多。当海浪到达海岸的时候,破坏性也就和一场暴风雨差不多了。

但是这些是浅海爆炸的核弹,如果深海核爆,事情有些不一样。

在马里亚纳海沟底核爆会产生一个迅速扩大的球形高热空气空洞,也就是一个大大的气泡君。这里,我们引入一个公式来计算这个空洞能到多大。这是在1971年发表的论文 Evaluation of Various Theoretical Models For Underwater Explosion:(水下爆炸的各种理论模型)给出的公式
半径=(34π)13(40%×53,000,000吨TNT爆炸/马里亚纳海沟水压+1大气压)13≈580米
在几秒以后,气泡君会扩张到1千米。气泡上方的大片水面会微微隆起。接着,水压会让气泡君压缩变形。在十几秒后,它会被压缩至最小,马上它又会“反弹”回来,再次扩张。

在这样变大变小3,4次后,气泡君开始分崩离析。根据王申童鞋参与编撰的那份1996年的报告,气泡君会变成“大量沸腾的热水及爆炸残余物。”根据报告,由于爆炸位置的深度,“没有任何可见的海浪会形成。

这“沸腾的水”实际上量很多。这些热水会上升,在海中产生一个柱状热水带并保持一段时间。

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今年早些时候,强热带风暴Sanvu刮过马利亚那海沟。那一柱由核弹君加热的水很可能会大大加强风暴,把它变成一个台风。其水汽作用机制就像墨西哥湾的回洋流有时会很快加速风暴的强度。此外,Sanvu可能将大量带有强辐射的水带上天空。这个辐射风暴会登陆冲绳岛。当然,这个有些过于幻想了。

总的来说,如果没有一个台风进来添乱,深海核爆的后果并没有大家想象的那么给力…

但是,如果这只小猫猫进来掺和一下,事情就又不一样了。

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我们假设当我在输入上面那个公式时,一只小猫猫跳上键盘,在公式中多加了六个“0”

半径=(34π)13(40%×53,000,000,000,000吨TNT炸药/马里亚纳海沟水压+1 大气压)13≈35英里

如果海里有足够的水,而且这个模型真的没问题,那么这个大气泡会膨胀到70英里大。实际上,海洋并不是那么深的。所以这颗核弹会在地球的地壳上炸出一个几十英里宽的大坑。地幔中的岩浆会喷薄而出。

在1990年代早期,科学家在路易斯安那和德克萨斯海岸地下发现了大量石化的森林。后期的研究发现,这是一场超级海啸造成的后果。造成海啸的罪魁祸首是一颗落在了Yucatan 山区的小行星或者陨石,这就是让恐龙灭绝的第一次冲击。

当量为53,000,000 ,000,000 吨的核弹。基本上和这次冲击的能量一样。在马里亚纳海沟发生如此大当量的爆炸会掀起一千米高的海浪,席卷印度尼西亚,加利福尼亚,中国大部沿海地区,以及其他的太平洋沿岸地区。

大量的岩石和水将被抛进太空。这些残骸会在一小时之内绕地球一圈。当这些石块落回大气层时它们会和空气摩擦产生高温-就像陨石一样。世界各地天降大火。海水涌回地球上扎出来的那个大坑,产生大量的水蒸气和其他后果。

马里亚纳海沟不复存在,关岛群岛,马里亚纳群岛也随之湮灭。在大洋海底现在有了一条100公里长的裂缝,海水在这里接触炽热的岩浆。

世界上大部分的植物都会灭绝。食物链崩坏。在饥荒和烈焰之中,地球上大部分的动物也会灭绝。

坏猫猫。

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TOTAL COMMENTS: 51+1

[2] 1 »
  1. 消逝的风
    @5 years ago
    1659835

    霸天虎中弹了

[2] 1 »

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