蘑菇雲(蘑菇狀煙霧)

蘑菇雲又名蕈狀雲，指的是由於爆炸而產生的強大的爆炸雲，形狀類似於蘑菇，上頭大，下面小，由此而得名。雲裡面可能有濃煙，火焰和雜物，現代一般特指核子彈或者氫彈等核武器爆炸後形成的雲。火山爆發或天體撞擊也可能生成天然蘑菇雲。

基本介紹

• 中文名：蘑菇雲
• 又名：蕈狀雲
• 形成原因：由於爆炸而產生的強大的爆炸雲
• 特點：形狀類似於蘑菇，上頭大，下面小
• 常見情形：核爆過後

基本概念

簡要解釋

火球熄滅後形成上升的煙雲。衝擊波在爆心投影點附近地面的反射和負向的抽吸作用使得地面掀起巨大塵柱，上升的塵柱和煙雲相銜接，形成高大的蘑菇狀煙雲。

蘑菇雲因地面附近突然出現很多低壓的熱氣。熱氣飛快上升，造成向外向下翻的漩渦，稱為“煙雲”，同時真空狀態使得煙和雜物從中央向上翻騰，形成“塵柱”（蘑菇梗）。大量氣體最終到達和周圍的空氣同樣壓力的高度，卷上去的雜物驅散，漂移下來。

最大的被拍攝照片的蘑菇雲是在舒梅克·利維九號彗星（Shoemaker-Levy 9）撞擊木星出現的。蘑菇雲升到雲層幾百公里之上。

形成蘑菇雲的條件

1. 爆炸在（近）地面發生，而非空中或者水下；
2. 爆炸釋放巨大的能量；
3. 一切過程發生在大氣層內，或者說在地球上（因為必須要有重力場）發生。

物體成因

為了在核爆炸地點造成最大可能的破壞，如攻擊像飛彈地下倉庫及雷達設施等具體軍事目標，核彈需要在接近地面時引爆。核戰略家們創造了一個恰當的名詞“地爆”來稱謂它。作為核爆炸的形式之一，地爆的聲響就好似一場大暴雨或是氣球炸裂時發出的聲音。此外，在日本廣島和長崎投下的核子彈是在遠離地面的空中爆炸的，被稱作“空爆”。“空爆”的殺傷範圍更大，但它的點爆炸威力卻較弱。

在地爆時，地面被炸出一個巨大的彈坑，大量的泥土和碎石被拋向空中。在“爆心投影點”，即爆點附近，爆炸的威力可以使岩石水分蒸發，甚至將其熔化。在間隔一段時間後，離爆心較遠的岩石也將被粉碎，從彈坑中散射出來。這一過程的發生，連同燒焦了的彈體和彈殼的殘骸，都加劇了核火球把大量的塵埃帶入到大氣層中，被蒸發了的岩石和金屬以及被熔化成液態狀的岩石很快就凝縮成極小的塵埃微粒。核爆炸的強烈放射性使得一切都變成了帶有放射性沾染的廢墟。放射性持續的時間取決於是什麼樣的放射材料。為了增加放射性強度，核彈表面可塗上一層像鈽那樣具有高度放射性的物質，這種核彈常被稱作“髒彈”。而最大的“潔彈”是中子彈。它爆炸時產生的能量幾乎全部都變成具有很大殺傷力的中子束，而不是衝擊波，就像放射性一樣，具有致命的殺傷力，它使所有與中子衝撞的東西也具有放射性。但中子彈的目標是殺傷人，而建築設備卻完好無損。一般說來，既消滅敵人的有生力量，同時占領敵人的城市（在放射性允許的條件下），是奪取戰爭勝利的理想方式，正是基於這種考慮，人們才研製中子彈。

最大的被拍攝照片的蘑菇雲是在舒梅克·利維九號彗星撞擊木星出現的。蘑菇雲升到雲層幾百公里之上。

形成過程

當一個核裝置被引爆時，周圍較大範圍內都將產生大量的X射線、中子 、α粒子等高能粒子，它們不僅具有摧毀四周一切建築、殺死大範圍內一切有生命的物體的本領，更直接的作用是極迅速地加熱周圍空氣。這些高溫空氣和著大量塵埃在爆炸力和浮力作用下高速升空。最先它們升空時是形成一道雲柱，當雲柱升高膨脹後，其頂部空氣和塵埃碰到上面的冷空氣將開始降溫。當這些上升的空氣和塵埃降溫到同周圍空氣幾乎等溫時，它們將減速上升，然後改變運動方向，變成向周圍平移，最後逐漸變為下降。由於“雲柱”的變化在其頂部的各個方向一般都比較均勻，蘑菇雲因此形成。

核子彈之所以不同於其它的炸彈，其關鍵在於它爆炸時釋放出無以倫比的能量，在其爆炸中心區會產生數千萬度的高溫與幾百萬個億帕的高壓。這些高溫高壓迅速地影響著其周圍的空氣，大約在二萬分之一秒的時間內就能使它周圍的空氣升溫膨脹而又快速上升，並且依靠那上沖時的巨大能量將地面的石頭、碎片、粉塵等各種物質粒上高空而形成蘑菇莖。而在上升 的過程中由於同周圍低濕空氣的接觸，這就使得熱氣團的溫度逐漸降到同周圍氣體的溫度相同了，於是便向水平方向散開而形成蘑菇頂，這樣一個完整的蘑菇雲便形成了。

簡單的概括為以下經過：

1. 爆炸過後空氣受熱會發生體積膨脹，從而上升；
2. 氣體上升到高空之後又會遇到冷空氣冷卻，停止繼續上升；
3. 此時想要下降的空氣被下放上升的空氣所阻擋，所以向四周擴散進行下降；
4. 而當這些空氣下降到一定程度的時候，與中央氣柱的熱空氣發生了足夠的熱交換從而再次獲得了足夠的熱量開始再次上升；
5. 爆炸產生的真空帶將附近的低空氣體捲入，從而從下方產生氣流托住雲團；
6. 這個一開始沿直線上升，在氣流頂端開始小範圍徘徊的氣體裹挾大量由爆炸產生的煙霧和塵埃，就形成了蘑菇雲。

影響

被核爆炸掀起的大石塊雖然很快從空中落回地面，但是一個巨大的、由放射性微粒構成的煙柱卻騰空而起，一直進入大氣層。核爆炸會產生一股強大的向上對流的空氣，這股氣流有助於把核塵埃帶到地球大氣層中的逆溫層頂部，即人們所熟知的對流層頂。對流層頂以下就是對流層。在這裡，空氣的溫度隨著高度的下降而降低並且易於形成不穩定的對流。大多數氣候現象都在對流層生成，如雲、暴風雪、鋒（即冷熱團的分界處）等。對流層頂以上是同溫層。空氣的溫度在這裡隨著高度的增加而升高，而空氣的運動變得相對穩定。地面至對流層頂的高度，在極地為6英里，在赤道則為11英里。同時，對流層頂在不同地區上空的高度還根據不同氣候條件的變化而有所不同。當核塵埃煙柱到達對流層頂時，便開始沿水平方向向四周擴散，形成人們所熟知、然而卻決不願親歷目睹的蘑菇狀煙雲。它非常像在冷鋒中積雨雲的風暴雲層加速展開的情景，當其升到對流層頂時，同樣也是水平地向四周擴散，從而形成一個“鐵鑽”的形狀。在爆炸當量為100萬噸級或更大威力的核爆中，核塵埃將升入同溫層，抵達15英里的高空，當爆炸當量為50百萬噸級時， 核塵埃則上升到30英里的高空。