蘑菇云為何像蘑菇?

很多人認(rèn)為有沒(méi)有蘑菇云騰起,是區(qū)分常規(guī)爆炸和核爆炸的重要依據(jù),而且可以從中區(qū)分是裂變武器爆炸還是熱核武器爆炸。比如熱核爆炸的蘑菇云非常龐大,外觀呈現(xiàn)白色或者淡紅色,而裂變爆炸由于當(dāng)量相對(duì)更小,則其形成蘑菇云的整體規(guī)模更小,而且外觀顏色更深一些。這種區(qū)分不同類型核爆的蘑菇云的方法整體上差不多,但是認(rèn)為只有核爆炸才會(huì)產(chǎn)生蘑菇云是很不全面的。實(shí)際上當(dāng)量比較大的常規(guī)爆炸,同樣可以產(chǎn)生明顯的蘑菇云。這類常規(guī)爆炸的當(dāng)量一般要求大于數(shù)十噸TNT。只不過(guò)核爆炸因?yàn)橐?guī)模普遍巨大,產(chǎn)生的蘑菇云外觀更加突出,云團(tuán)形成和發(fā)展的過(guò)程更加經(jīng)典而已。不過(guò)似乎很少有人考慮過(guò)一個(gè)問(wèn)題:這就是為什么大當(dāng)量的常規(guī)爆炸會(huì)產(chǎn)生蘑菇云?有時(shí)候一些核爆后十幾秒到幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生的蘑菇云,外觀簡(jiǎn)直與一些自然界的蘑菇一模一樣。

這就是不但有像天然蘑菇一樣的“傘蓋”,還有“傘柄”也非常經(jīng)典。最讓人難以置信的是,在天然蘑菇和核爆后形成的蘑菇云的傘柄上部和傘蓋之間,居然同樣都有下垂的“傘柄套裙圈”部分,相似度直接讓人目瞪口呆!在瀚海狼山、匈奴狼山看來(lái),一種天然生物的外觀與核爆炸形成的效應(yīng)物的外觀相似到如此的程度,恐怕不僅僅用純粹的偶然性來(lái)解釋就講得通。兩者之間應(yīng)該有一定的內(nèi)在聯(lián)系,才可能形成如此相像的外觀。實(shí)際上核爆蘑菇云專業(yè)上叫做核爆蕈云。蕈這個(gè)字很多人都容易讀錯(cuò)。這個(gè)字音同魯迅的迅。而經(jīng)常被人讀成“潭”。蕈的本意,就是呈現(xiàn)小傘狀的蘑菇。其實(shí)不是所有的蘑菇都會(huì)最終生長(zhǎng)成小傘狀,比如菜市場(chǎng)上出售最多的平菇,大部分就不是小傘狀而是像扇子狀,但是大部分蘑菇還是接近像小傘,因此叫做傘狀菌,

如果再說(shuō)得更專業(yè)或者文雅一點(diǎn),傘狀菌就叫做蕈,本質(zhì)上都是野生真菌。于是核爆蘑菇云也叫做蕈云。那么核爆等大量爆炸為何容易產(chǎn)生這種奇特的后續(xù)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)?這個(gè)需要從核爆的綜合效應(yīng)來(lái)講。核爆和大當(dāng)量常規(guī)爆炸。起初都不是馬上形成蘑菇云,而是首先出現(xiàn)一個(gè)爆炸后的火球。常規(guī)爆炸的火球非常短暫,甚至大部分時(shí)間人眼都捕捉不到。但是核爆火球由于能量密度特別大,因此可以在核爆發(fā)生后,先看到強(qiáng)烈閃光,然后會(huì)看到一個(gè)瞬間存在的明亮大火球出現(xiàn)。當(dāng)然這種火球最好不要用裸眼直接觀察,因?yàn)楹吮l(fā)生初期的強(qiáng)烈閃光足夠立即致盲。核爆火球的觀察和記錄其實(shí)都是用高速攝影器材來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而且即使是儀器拍攝,也需要在鏡頭前面采取降低光線強(qiáng)度的濾光措施,才不會(huì)把成像膠片之類給當(dāng)即閃曝。核爆火球出現(xiàn)后會(huì)立即膨脹,

這種膨脹的速度極快,內(nèi)部溫度和壓力極大。一般核爆中心的溫度至少有數(shù)千萬(wàn)攝氏度,甚至可以達(dá)到數(shù)億度的水準(zhǔn);中心瞬間壓力會(huì)高達(dá)幾千萬(wàn)兆帕。如此高溫高壓之下,會(huì)在大氣中迅速炸出一個(gè)直徑在1公里甚至數(shù)公里的,人眼看不見(jiàn)的瞬間真空區(qū)。由于這個(gè)真空區(qū)空間很大而且溫度很高,那么在大氣層底部就會(huì)立即吸收附近的地面灰塵和核爆造成的其他破壞碎片,并且在自然界的大氣壓力之下,只需要不到萬(wàn)分之一秒,這個(gè)真空區(qū)就開(kāi)始迅速上升。期間一邊上升還一邊繼續(xù)吸收下層和周邊的空氣和灰塵進(jìn)入其內(nèi)部。隨著真空區(qū)吸收的熱空氣和核爆后的各種熱塵埃越來(lái)越多,那么其騰起的速度也會(huì)不斷加快,只需要數(shù)秒的時(shí)間,這個(gè)真空區(qū)就會(huì)變成一個(gè)內(nèi)部逐步填滿熱空氣和灰塵的低壓區(qū)。其不斷騰起上升的垂直路徑,就會(huì)變成蘑菇云的“蘑菇莖”,

當(dāng)不斷上升的中心低壓區(qū)翻騰到萬(wàn)米以上時(shí),其內(nèi)部已經(jīng)基本被從底部吸收的熱空氣和灰塵逐步填滿,于是整體上升速度就會(huì)下降。而騰起云團(tuán)邊緣的溫度和壓力開(kāi)始降低。當(dāng)與周邊空氣壓力和溫度大體相同后,云團(tuán)的邊緣就會(huì)向外擴(kuò)散并且開(kāi)始下垂翻滾,于是就成為非常巨大的蘑菇傘蓋狀云團(tuán)。而核爆蘑菇云最終騰起的高度,與核爆的釋放總能量呈正比,也就是當(dāng)量越大的核爆,其蘑菇云騰起的最大高度就越高。如果只有數(shù)萬(wàn)當(dāng)量的裂變爆炸,那么蘑菇云騰起的最大高度也就在1.5萬(wàn)米左右。而像炸彈沙皇那種超過(guò)5000萬(wàn)噸TNT 當(dāng)量的最強(qiáng)核爆,其蘑菇云的最高點(diǎn)超過(guò)4.5萬(wàn)米,蘑菇云的邊緣范圍也有數(shù)十公里,比小當(dāng)量核爆后的蘑菇云整體大得多。至于在核爆傘蓋和核爆云莖之間會(huì)出現(xiàn)“套裙圈”現(xiàn)象,

其實(shí)是早期的真空區(qū)吸收的大量地面灰塵和其他粉碎物質(zhì)。隨著核爆云中心上升到一定高度后,遇到高空冷空氣,其內(nèi)部溫度開(kāi)始下降,因此在重力的作用下出現(xiàn)逐步沉降的現(xiàn)象,而沉降大多發(fā)生的邊緣,中間部分仍然在吸收地面的上升氣流和灰塵,因此就出現(xiàn)了套裙圈。那么部分天然蘑菇為何也呈現(xiàn)類似的外形呢?這就是所有天然蘑菇都是真菌發(fā)育形成,真菌原本在腐爛的植物內(nèi)部先集中性細(xì)胞分裂,最后才突出地面形成蘑菇。其實(shí)真菌是先在腐爛植物內(nèi)部吸收物質(zhì)和能量,達(dá)到一定程度后才集中爆發(fā)。其菌絲最終爆發(fā)性生長(zhǎng)的數(shù)量非常驚人,是原先生長(zhǎng)出地面之前的數(shù)億倍。這種爆發(fā)雖然不是爆炸,但是效果和核爆的巨大擴(kuò)張非常類似。于是爆發(fā)性生長(zhǎng)繁殖的真菌菌絲只能快速突出地面。其過(guò)程非常像核爆后的真空區(qū)快速上升。

而真菌突出地面生長(zhǎng)到一定程度后,菌絲細(xì)胞的擴(kuò)張和自重之間逐步形成平衡狀態(tài),最后的外形基本就是一個(gè)小傘。而突出向上生長(zhǎng)期間也有部分菌絲在重力下出現(xiàn)下垂,于是也有了一圈或者幾圈傘柄套裙的現(xiàn)象。由此可見(jiàn),不論蘑菇的爆炸生長(zhǎng)還是蘑菇云的爆發(fā)過(guò)程,都是物質(zhì)突然膨脹擴(kuò)散后,在地球重力和大氣壓力下,自然選擇后形成的最佳平衡態(tài),因此兩者外觀有很大的相似性也就可以理解了。最后特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),本文中選取的鮮艷的傘狀蘑菇圖片,其實(shí)是有毒的,學(xué)名就叫做紅傘毒蕈。不采食不明野蘑菇是避免中毒的最佳途徑。