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如何產生一個蘑菇云？爆炸的“外形”蘊含什么信息

科普小知識包扎荷包驗孕蘑菇云


如何產生一個蘑菇云？爆炸的“外形”蘊含什么信息



顏色和形狀是能量及物質作用的體現 。 多種類型的爆炸或撞擊都可能產生蘑菇云 。
貝魯特爆炸現場 。 |來自網絡
作者 | 高佩雯 龍浩
8月4日， 黎巴嫩首都貝魯特發生巨大爆炸， 一時間， “核爆”二字隨著現場“蘑菇云”照片在社交媒體上瘋傳 。 很多專業人士看到圖片第一眼， 就斷定：這不可能 。
“從爆炸的顏色可以看出， 它沒有熱到足以成為核爆 。 ”“核爆開始時總是會有白色和黃色的閃光 。 ”“通常蘑菇云停留的時間要長得多 。 ”……
僅靠一張圖就能得出這樣確定的信息嗎？是的， 顏色和形狀是能量及物質作用的體現 。
而且蘑菇云也不一定要核爆才能產生， 其他大規模爆炸也可能產生蘑菇云 。
蘑菇云是怎樣產生的？
蘑菇云是大爆炸的結果， 通常和核爆聯系在一起 。 但也可以是其他爆炸或撞擊引起 。
如果用最簡單的話來概括， 要形成一個蘑菇云， 爆炸（或撞擊）需要制造一個非常熱的高壓氣團 。 這個氣團飛速膨脹而快速上升， 并將周邊的物質如灰塵、水汽也拖了上去， 形成了蘑菇莖 。
當氣團上升到足夠高時， 它的溫度逐漸冷卻， 密度開始和周圍的空氣持平， 于是停止躥升 。 這些氣體連帶裹挾著的碎片和蒸汽等向周圍溢出， 形成了蘑菇的頂 。
可見， 任何高能量爆炸都可能產生蘑菇云， 包括核爆、熱壓武器（一種用高熱高壓氣體打擊目標的新型武器）、化學品爆炸、火山爆發或小行星撞擊等 。
加勒比海區的蘇佛里耶(Soufriere)火山噴發形成蘑菇云， 被一位旅客在飛機上拍到 。 |來自網絡
我們看到的核爆照片通常多種多樣 。 有的是火焰蘑菇， 有的是灰色或棕褐色蘑菇， 有的是乳白色大胖蘑菇， 顏色和姿態各不相同 。
了解一朵“標準”的蘑菇云， 或有助于我們理解其他“蘑菇”類型 。 當然也包括貝魯特的硝酸銨爆炸蘑菇云 。 ——那棕紅色的蘑菇和一閃而過的白色“罩體”， 可是疑惑了不少人 。
一朵典型的蘑菇云
一朵典型的蘑菇云， 一般由近地面的核爆引起 。 并且地下（水下）或高空核爆都不行 。
無論是地爆還是空爆， 某種程度上都大同小異， 都是閃光→火球→蘑菇狀煙云→連環爆響 。
閃光， 是核裝置被引爆的標志， 時間極短， 通常不到1毫秒 。 （在這一瞬間， 爆心能量快速釋放發出強光 。 但立刻就被第一輪沖擊波壓縮產生的超高溫電離空氣遮擋住了 。 這種閃光， 和火球一起稱為“雙閃”， 是核爆的典型征象 。 ）
隨后是火球 。 圓而明亮， 一邊增大一邊上升（這時電離空氣已經冷卻而變得透明， 爆心的光線再次釋放） 。 因受到地面反射的沖擊波的影響， 其底部會變形， 形成上圓下平、底部凹陷的饅頭形狀 。 其內部是由空氣、彈體及周邊物質被加熱而形成的等離子體（即高溫火焰成分） 。
接著， 火球熄滅， 外形由大變小 。 其中被加熱的物質冷卻形成灰白或棕褐色的煙云 。 煙云的顏色和爆高（爆炸的高度）有關， 爆高越低， 卷入的塵土比例越大， 煙云顏色就越深 。 雖然煙云是火球冷卻形成， 但依然非常高熱高壓 。
煙云會繼續膨脹和上升， 同時因為地面反射的沖擊波的作用， 在地面爆心投影點區域被掀起的塵柱也跟著上升， 經過一段時間追及煙云， 形成一朵典型的蘑菇云 。
各種蘑菇云和核爆照片 。 下面3張為世界首顆氫彈（Mike）爆炸后依次的三個狀態 。 |素材來自網絡

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