如果在海洋最深处引爆一颗核弹,海面上会发生什么?
朋友, 把约5300万吨TNT当量的沙皇炸弹(大伊万,人类迄今为止试爆过的最大当量核弹)放到马里亚纳海沟斐查兹海渊(人类已知的地球最深点,海下11034米)引爆 ,是否符合你的题目要求?不过, 结果可能会令你失望,海面上基本不会有太大的波动,人类的大玩具对于海洋来说过于“小儿科”了 。
Tsar bomb 沙皇炸弹(AN-602,5300万吨TNT当量,1961年于新地岛上空4200米处引爆)
事实上,人们很早就想到在水下引爆核弹,并且曾经也做过类似的试爆,可惜大多都是在百米以内的深度测试只有几万吨当量的核弹。将人类史上引爆过的最强大核武器“5300万吨当量的Tsar bomb”放到大约11公里深的马里亚纳海沟最深处,试图去依靠引发强大的海啸,这种“疯狂的想法”其实已经出现几十年了,事实证明这种设想无异于“痴人说梦”,其破坏效应与海面引爆或者低空引爆差的太远了。
水下核爆炸过程和效果的分析
我们且不说如何成功将核弹布设到11公里深的海底去引爆,假设这种行为本身是可行的。当核弹在海水中爆炸时,热辐射蒸发海水产生的水蒸气和冲击波会迅速形成一个 “炽热蒸汽球形空腔”, 此时如果爆点距离海面比较近,空腔会向上膨胀突破海面形成 “中空水柱”, 海面下的空腔会将海水中的杂质、砂石等吸入并通过中空通道喷射到天空中 。
随后,突破海面的“炽热蒸汽球形空腔”(巨型气泡)在空气中继续上升,因为其巨大的体量和携带的海水(重力、压力作用),会在内部形成断层而破碎,砸回海面形成巨大的海浪。这一过程,基本阐述了核弹在水下引爆引起海浪的过程,但是需要注意需要距离海面足够近。
如果在深海引爆大型核弹想要在海面上做点什么,我们就需要知道水下核爆后产生的“炽热蒸汽球形空腔”最终能不能突破海面?根据“水下核爆各种理论模型的评估”可以计算沙皇炸弹在马里亚纳海沟底部爆炸后形成的“气泡”膨胀半径:
注意上式中:“Radius”为半径;“53megatons”为5300万吨;“Mariana Trench pressure”是指大约11000米深处马里亚纳海沟的水压;“1 ATM”为1个标准大气压;
根据上述评估结果: 当“沙皇炸弹”在11000米深的马里亚纳海沟底部爆炸后,形成的“气泡”膨胀半径只有区区580米,就算按直径算整个“气泡”的直径也就大约1100米多点,上面还有大约10公里深的海水压着,根本翻不起半点浪花。当核爆形成的“炽热蒸汽球形空腔”膨胀向上膨胀大约580米后,会使气泡上部的海水“凸起”(但是幅度非常小),随后气泡上的高压海水会迅速迫使气泡收缩,核爆产生得能量会再次让气泡膨胀到极限而再次被海水压缩,经过3、4次膨胀、收缩后将会耗尽核爆的能量而使气泡破碎,随后破碎气泡上方10000米高度的海水,回流填补直径1000米气泡破碎的空腔,不会在海面上产生一丝的影响,更别谈什么海啸了。
水下核爆的试验
当然,我们上文所述只是理论上如此,但是根据美军“十字路口”水下核试验的结果,其“气泡形成和溃散”的过程与上文理论模型基本一致,只不过是因为核爆距离水面相当近,气泡空腔冲出了海面而已。
美军“十字路口”水下核爆
1946年,南太平洋马绍尔群岛比基尼环礁附近,美军进行了浅海核爆试验:将一颗2.3万吨当量的“Baker”核弹装在沉箱中,利用钢缆和LSM-60两栖登陆舰将其吊放入水面下27米深处并引爆。引爆的瞬间,海水立即被照亮并且在海平面下形成一个高温汽化空腔,随机气泡突破海面并使海水形成一个白色巨大的水帽,水帽在1秒种之内蹿升到1600米高的空中,水帽下是一根中空水柱(如上图)。爆炸后约10秒,白色水帽开始下落并且逐渐崩溃,约200万吨海水砸向海面形成巨大的波浪和水汽。根据检测仪器拍摄的照片显示,传递出来的第一排海浪高达29米,前后***有大约20个浪峰以90公里/小时的速度向外扩展,但是当扩展到大约5公里外时,海浪已经衰减到4.5米高,此后迅速恢复平静。
由此可知,虽然十字路口水下核爆的当量只有2.3万吨,但是爆心距离海面只有27米深,所以造成了比较大的海浪。但是万米深处的海水压力,对于核爆的影响将成几何级数增长,现有的核武器在那里引爆对于海面来说不会有太大的影响(当然,爆心附近处的高温和辐射对于生物的杀伤还是很严重的,但也很难传递到海面上)。
在地球的海洋中,最深的地方是马里亚纳大海沟,深度达到了11000米左右,大概是形成于距今6000万年前。而核弹是人类目前所掌握的最具杀伤力的武器,那么如果我们把一颗核弹放到马里亚纳大海沟的底部引爆,那在海面上会掀起巨大的海啸吗?
核武器要了解这个问题,我们首先要从核武器说起。核弹的原理主要是核裂变(链式反应)和核聚变。说白了就是原子核层面的反应,要么一个大一点的核裂成几个比较小的原子核,要么小的原子核聚合成一个大一点的原子核。
在反应前后,会发生质量的损失,这部分质量会以能量的形式释放出来。我们可以用爱因斯坦的质能方程E=mc^2计算这部分释放的能量,其中E是能量,m是损失质量,c是光速(3*10^8m/s),也就是说释放出来的能量等于损失的质量乘以9*10^16,这也解释了为什么核弹可以释放出如此巨大的原因。
一般来说,核弹的试爆都是在无人区,比如:戈壁上之类的。在深海直接试爆核弹的情况在 历史 上还没有过。不过,也曾有人在海面以下几十米以内的范围试爆过原子弹,这就是美国的 十字路口行动 。那具体是咋回事呢?
十字路口行动在第二次世界大战,美国最先研制出了原子弹。后来,他们还在继续研发原子弹,一旦涉及到研发原子弹,就需要考虑在哪里对原子弹进行试爆。1946年,美国就准备在太平洋上的马绍尔群岛的比基尼环礁进行原子弹试爆的实验。这个实验被称为: 十字路口行动。
这次原子弹的试爆实验一***要试爆两颗原子弹,一个是在空中试爆,一个是在水下试爆。我们主要来聊一聊水下试爆的实验,这个实验的代号为: Bake 。实验的目的是为了研究原子弹对于海面舰队的打击能力。因此,研究人员在安排了巡洋舰、战舰、潜艇以及石油驳船等船只,它们被安排在距离引爆点不同远近的位置。
研究人员把这枚原子弹安排在了水下27米的位置,并且引爆了这颗原子弹。原子弹被引爆后,释放出了巨大的能量,把海床炸出了一个巨大的坑,同时巨大的能量雾化了海水,200万吨的海水和海沙直接被巨大的能量推向了半空中,形成了一个巨大的水墙,这个水墙的直径达到600米,高度达到了1800米。
随后,由于重力作用,这些海水和海沙下落回到海面上,形成了一道高度达到270米的巨大瀑布,下落的海水激起了巨大的海浪,巨大的海浪传播到300米开外的位置后,竟然还有29米高;这些巨浪传到了5600米开外的海岸边时,甚至还有4.6米。
当时被布置在引爆点附近的船只全部被摧毁,尤其是直接布置在引爆点上方的登陆舰连影儿都没有找到,研究人员认为它在爆炸的一瞬间,被原子弹释放的巨大能量给气化。其余的船只几乎都被击沉,只有一艘距离最远(距离引爆点1600米)的巡洋舰逃过一劫,但是当研究人员打算把它拖到其他地方进行维修时,在运送过程中,这艘巡洋舰也沉了。由此可见,原子弹的威力是相当的可怕。不过,我们要知道的是,这仅仅是在海面下27米做的实验,马里亚纳大海沟的深度比这27米整整高出了3个数量级,那如果在马里亚纳大海沟中引爆核弹会如何呢?
在马里亚纳大海沟中引爆沙皇氢弹十字路口行动中在海底引爆的核弹当量是2100吨TNT,属于当量比较小的核弹。如果还是用这个当量的原子弹在马里亚纳大海沟引爆,那么在海面上几乎是看不到什么变化的。因为马里亚纳大海沟实在是太深的,不仅如此,马里亚纳大海沟的压强十分巨大,达到了1100个地球大气呀,这些都会极大限制核弹爆炸的威力。
在人类 历史 上威力最大的核弹是沙皇氢弹,当量达到了5000万吨TNT,威力相当于投掷在广岛“小男孩”原子弹的3864倍。
这看起来似乎会引发巨大的海啸,但实际上并不会,这还是因为马里亚纳大海沟太深了,压强太大了。沙皇氢弹爆炸后,会形成一个巨大的“气体空腔”,也就是气泡,如果是在接近海面位置引爆,那就会是导致类似于十字路口行动中那样的巨大水墙。但是在马里亚纳大海沟在引爆后,气泡上升一段距离后就会因为压强太大,逐渐消耗能量,最终还没有到海面上就会消失。因此,并不会激起巨大的海啸。
众所周知核弹是迄今为止人类制造的破坏力最大的武器,虽然从核弹实战化后的只有两枚核弹被应用到实战中。核弹按照起爆地点又分为地面起爆和空中起爆,这两种起爆方式各有优缺点,但是在近半个世纪的时间里,核武器的研发却没有停止,特别是核弹的破坏力得到了很大的提升,比如世界上威力最大的核弹就是前苏联时期在勘察加半岛试验的“大伊万”核弹,其爆炸威力相当于曾经投放在广岛的原子弹爆炸威力的3600倍。虽然是一次空中试爆,但是往地球传送的冲击波达到里氏5.25级地震的威力,爆炸所产生的电磁脉冲波将美苏自家的远程战略雷达直接烧毁,全球无线电通信更是直接瘫痪,爆炸后所引发的大气扰动环绕了地球三次,将整个亚欧大陆向南推移了9毫米。当然不管是地面爆炸还是空中爆炸的场面我们通过照片和视频都能一探究竟。如果在深海引爆一枚核弹的威力是更大可以引起海啸呢》还是会因为水压的关系变得很小呢?
我们知道原子弹在爆炸过程中会产生几千万度的高温和光热辐射、核辐射以及巨大的冲击波来达到更大范围内的破坏和杀伤的目的,如果原子弹是在深海爆炸的话,首先几千万度的高温会瞬间将附近几百公里内的海水直接汽化,汽化后的压力迅速上浮至水面后,又会掀起更大海啸。海啸的威力我们是知道的,往往一米高的海啸达到陆地的时候就已经演变成上百米高的水墙了,到那个时候至少会有三分之一的海水被倒灌到陆地上,陆地的表面再坚硬的建筑再高的建筑都会被直接翻个底朝天,地球上几千年来形成的文明也将一去不复返。
其次就算是人类好不容易生存下来了,由于核弹爆炸后产生的核辐射造成了大面积的核污染,而这些被核弹污染的海水又形成海啸倒灌到陆地上,所以就算海啸退去,留下来的陆地残骸也会因为被污染的海水泡过而变成核辐射源,到那个时候在这些残骸中生存下来的人类也会因为核辐射超标而死亡。就算是人类没有被核污染,但是核爆炸产生的核辐射将海里的鱼直接杀死或者引起变异,到那个时候因为没有吃的,人类的文明也将到此为止。
当然这一切都是理论,但是为了验证这种理论是否真实?美国还真的曾进行过多次水下核试验,比如二战结束后,美国在太平洋的比基尼群岛附近进行了多次水下核试验来验证水下核爆炸是否能够摧毁水面舰艇。有一次试验中,爆炸后的能量直接在海面上形成了一个上千米高、上千米宽的水柱,更是直接将大约200万吨的海水和沙子以及一些浮游生物卷起,水下爆炸产生的冲击波也迅速掀起海啸,直接将附近的岛屿全部淹没。
所以这次水下核爆试验也验证了水下核试验的威力要比陆地试验更大的理论基础,核爆区域附近至少几十公里内任何水面船要么直接被冲击波掀翻,要不就是被随后而来的海啸直接吹走。
至今为止世界上还没有一个国家在海底最深处引爆过核弹,水下核实验大部分都是在距离水面不到100米的浅水区域进行的,即使是深水核试验,核爆炸的深度也会控制在600米深度以内。浅水核武器是用来对付水面舰艇的,深水核武器是对付潜艇的,大部分国家的主战潜艇最多下潜深度都在600米左右,超过这个范围去释放核弹,造成的杀伤效果十分有限,耗费的人力物力还会比较多。
在海洋最深处引爆一枚核弹,海面上可能会风平浪静,什么感觉都没有,也可能会波涛汹涌,造成全球性的灾难。在海洋最深处的马里亚纳海沟进行核试验,是各国不需要做,也不敢去做的事情。在海底引爆核武器,产生的爆炸效果具有很多的不确定性。将一枚核弹从浅水区运到深水区,本身就需要耗费极大的物力和人力。而且海洋深处的压力非常大,内部蕴含着无穷无尽的能量,核武器在海洋最深处能否发挥作用,还是一个未知数。
核武器主要依靠热能、冲击波、核辐射三种方式来产生伤害,当核武器在海底深处爆炸的时候,所产生的热能和冲击波会很快的被海水吸收,产生的辐射也会被海水逐渐的稀释。如果按照这种推理逻辑,那么海洋最深处的核武器爆炸,根本不会对海面造成太大的影响,海面上甚至可能风平浪静,没有任何感觉。
如果从核爆炸的理论威力来看,在海底深处引爆核武器,极有可能会引发全球性的灾难,海底深处有很多活火山,如果核武器的爆炸引发地壳运动,就会导致火山的喷发、大海啸的产生、海平面的上升、海底地震的爆发、以及大陆板块的移动。这样对于人类来说,肯定是毁灭性的灾难。
如果在和平年代试验这类核武器的话,不管是对自己国家还是对其他国家,都会造成严重的损害。试验国必将成为世界各国的公敌,遭到全球***同的声讨,甚至还可能遭到制裁,或者赔偿其他国家一大笔费用。如果是在战争年代的话,深海引爆核武器不具备精准杀伤性,造成的海洋灾难也具有不确定性。如果这些灾难损害到敌国利益,这枚核武器还算起到了一定的作用。如果这些灾难被引向中立国,或者是自己国家的话,那么问题就比较的严重了。
正是因为这些原因,各国都没有敢于在海底最深处试验过核弹。根据各国的针对舰艇的核试验情况来看,想要用核武器攻击水面舰艇,最高效的方法是在水下数十米的范围内引爆一枚核弹,太深了就会造成杀伤性的扩散,太浅了就无法借助到海洋的力量。不管是现在还是未来,都不会有国家疯狂到跑到一万多米深度的马里亚纳海沟释放核弹,除非这个国家想要毁灭世界。
估计提问更应该想到的,不是核弹在海中爆炸后的效果,而是可能造成的危害!
核弹是大型的大范围杀伤性武器,只有在进行毁灭性打击的时候才会使用。因为原子弹的威力,远不止爆炸带来的伤害这么简单。
人类两次使用核武器的地点,都是在日本。第二次世界大战末由美军对日本广岛和长崎分别发起过核攻击,也是人类 历史 上仅有的两次。在长崎市投下的原子弹名为“胖子”,属于Mk-3型原子弹。当时长崎市人口有240000人,战后估计死者149000人,而建筑物36%受到全面烧毁或破坏,足见核弹的威力巨大
由于特殊的构造,核弹爆炸时产生的高温也会烧伤供给范围内的生物。它的辐射量巨大也会导致生物变异,导致各种植被生物大规模的死亡,同时还会产生更多变异性疾病。
如果将这样一枚核弹丢进海里,造成的结果会是什么样的呢?
美国曾经试验过水底爆炸,并成功的掀翻了爆心附近一个模拟航母编队,虽然用的只是氢弹。
如果是核弹,那么它的光辐射能释放出的热量,会将爆炸范围内几十公里的海水加热。 若是深处近海,人类和陆地上的动物可能被蒸熟。若是在深海,海水加热,水汽蒸发,会影响大气环流的运动。一些地区降水升高,另一些地区则会出现干旱,温室效应会加剧。
最可怕的是,它会扰乱地球磁场,造成火山爆发,临近海岸会产生巨大的海啸,并造成海洋生物的不适应从而出现大量的死亡。
同时强烈的光辐射也回随着洋流的流动扩散造成大面积的水污染,而这些污染的海水流经支流,最终影响人类的生活。
介于核弹可能带来的,种种可怕的假设。祈祷世界和平,远离核弹!
目前人类所能引爆的最大的核爆炸装置是苏联的沙皇炸弹。大约5000万吨当量。
这枚27吨重的炸弹当年爆炸的时候蘑菇云高度达到了64公里高。释放出21万太焦耳的能量,致使冲击波引起的大气扰动围绕地球转了三圈。
但是如果将这么大的一枚核弹放在海底最深的地方引爆,基本上地面上是基本上察觉不出什么动静来的。
世界上最深的海底位置在马里亚纳海沟,最深处深度为11034米。平均深度也在8000米以上。
如果在这么深的海洋中爆炸一枚核弹,这枚核弹爆炸后的能量将会被海水的压力紧紧的束缚住。即便是爆炸产生的热量将爆心处的水蒸发掉一部分,其实也是在水下8000米以上深度里面的水泡了,在上涌的过程中能量早就会被周围海水的热交换作用吸收掉。
至于想象中的海啸,其实还差的很远呢。说一个最近的大海啸——2010年的2月27日智利发生了一次地震,引发了海啸。
造成了太平洋东面的大陆架生成了一条长达400公里的裂缝。引发了一次由地震为主要原因的海啸。在太平洋西岸和北部的堪察加半岛沿岸地区潮汐观测站都记录到了异常增水的现象。
W君排了一下增水资料:
最大的增水点事塔而卡瓦诺,这是距离震源很近的一个观测站,增水2.34米——大约也就是一层楼高。
然而到了再远一些的例如美国的蒙特雷,增水量就下降到了0.28米,也就是多半条小腿的高度吧。
更远的地方例如汤加的努库阿洛法,增水10厘米。其实还有0.04米的。就没啥可说的价值了。
其实即便是最高的增水高度2.34米,在海面上基本上也是无感的——海洋面积太大,完全会感觉不到区区2-3米的抬高。
那么这次智利地震的震源释放了多少TNT当量呢?这个才是大家感兴趣的地方是吧?——2010年智利地震释放了500亿吨TNT的能量。大约是沙皇炸弹的1000倍!
简单的说将沙皇炸弹扩大1000倍在海底爆也就是稍微有感觉而已。
那么这张图如何解释?
这是十字路口行动爆炸的2万吨当量核弹,被安放于十分接近水面的位置上(大约水下27米的深度上),而且这片“海”的深度菜55米深,所以和地面爆炸的效果也就差不多了,没有过多的水参与吸收核爆炸的能量的。
入如果还不明白,那么想想核电站的轻水堆。
虽然核电站并不是核爆炸,但大家可以注意一下,轻水堆里面的水也远远没有海洋里面的水多啊!
当最大T量的核弹一旦在深海中被引爆,虽然,深海会有巨大的水体压力,但海洋水体的压力属于液态的软性压力,无法阻挡着核弹引爆时突然产生的强大扩散威力。并在深海水体压力的作用下,其威力不会横向地扩散,只能向上之压力越来越少的垂直方向迅速扩散,巨大向上的扩散威力之冲击波,会一直冲上到海面上,会使海面较大面积的海水,形成为巨大水柱的升高现象,这种巨大水柱的突然升高现象,会形成以巨大水柱为中心,并使海面产生巨浪发生的自然现象,巨浪以环形扩张的形态向着较近的海岸线翻涌而来,会使海岸线形成巨大的海啸现象。与此同时,深海核弹爆炸过程所产生突然性巨大威力涉及的范围,所生存在巨大威力扩散范围内的各种鱼类动物,都无法适应而突然会走向死亡现象,因而,会有一大批各种死亡鱼类动物浮上海面上的情况。
人类在发明了原子弹后,原子弹似乎成了人类自信爆棚的顶级法宝,就好像孙悟空大闹龙宫,得到了金箍棒,到哪都想挥舞一番看看它的威力大地有多大。有人想拿原子弹到珠穆拉玛峰上炸一下,看看世界最高峰还在不在,有人说放一个在月球上,把月球毁掉。还有人想在美国黄石公园放一个,因为那里是地壳最薄弱的地方,看看能不能引发威力巨大的火山喷发,殊不知黄石火山一旦爆发,不亚于2亿年前让恐龙灭亡的天外来客,到时熔岩滚滚,浓烟遮天蔽日,地球真生气起来,恐怕人类该吃不消了。
人类的这些好奇心只能说明现在的我们还太弱小,总想在地球上留下自己的印记,岂不知人类只是造物主制造的“半成品”。人类性格中的自大自私和残暴是我们前进道路上绕不开的坎,稍有不慎,人类首先会先毁掉自己,把来之不易的进化成果归之于零,导致人类 社会 重新进入荒蛮时代。纵观人类发展史,很明显区区原子弹是远远满足不了人类狂妄自大的野心的,人类必须再造出更大威力更强的武器,最后把地球毁掉。
把原子弹变成人类的大玩具,可是地球并不买账,原因是人太渺小了。就拿人类迄今最大的原子弹(5000万吨TNT当量)的俄罗斯大伊万来说,放到地球最深的马里亚纳海沟引爆,地面不会有任何动静,就像什么都没发生。因为深海的压力和海洋巨大的容量,会把核爆产生的能量原地吸收,只不过核爆产生的核辐射污染会伤害到海洋中的生物,生物的畸变会带来生态系统性灾难,而核爆产生的冲击波它们会扰动地质层的甲烷可燃冰等沉睡的温室气体,如果大规模释放出来,倒霉的还是人类自己,所以人类应该爱惜地球,爱惜自己唯一的家园,学会与自然和谐相处,这样人类的文明才能走的远,走的稳。
肯定会漂层死鱼。
世界上最深的海沟是马里亚纳海沟,深度约11000米。最强的核弹是炸弹沙皇,大约5000万吨TNT当量。如果在马里亚纳海沟最深处引爆炸弹沙皇会发生什么事呢?
我们知道,1kgTNT的能量是4.18MJ,水的汽化热是2.26MJ/kg,也就是说,1 TNT可以蒸发大约2kg海水,5000万吨TNT大约可以蒸发约1亿吨海水。
在核弹爆炸的最初瞬间,巨大的能量形成高达上亿度的高温等离子体,高温等离子体释放有高能辐射和冲击波两种形式,高能辐射大部分并不能穿透很深的海水,最后大部分被爆炸形成的空洞内表面海水吸收,使内表面海水迅速汽化。同样形一成的冲击波的能量也会轰击在空洞内表面使得内表面也加速汽化。还有小部分能量轰击海床形成一个大的爆炸坑,并通过地震波形式向四周传递。
一亿吨蒸汽是个什么概念?这么说吧,因为海水是不可压缩的,一亿吨海水大约相当于直径580米的水球,那么一亿吨高温蒸汽空洞也至少是几千米直径,因为没有实验数据,也只能估算。
有人说因为有1100个大气压的海水镇压,这部分能量根本不会有什么,真是好笑!要知道,高温蒸汽空洞里主要是气体,封闭空间内的气体压强处处相等,在这个气体空洞形成后会很快上升,在它的顶部破开海面瞬间,底部们然在几千米海水下部,这里的压强是几百个大气压,顶部破开海面后,几百个大气压会爆烈地向四周冲击,至少也要形成一个几千米环形的水墙,并向四周轰击而去,形成空前强大的人工制造海啸。同时,剧烈的冲击波也会向四周轰击,这可不是几万吨TNT当量的核弹所能并的!同时,海底地震波也会向四周扩散,几种破坏形式叠加绝对是波澜壮阔,无比惊心动魄!