原子弹爆炸后0.25秒内就会形成一个巨大的气泡,形状类似蘑菇,俗称蘑菇云。

蘑菇云一般是由一根远观又直又粗的茎和一个大头的“蘑菇头”构成。蘑菇云内部成分复杂,不仅有爆炸发出的碎片、残骸,地面的尘土、沙砾也被裹挟在其中。然而这个蘑菇一点也不可爱!

链式反应的瞬时性

原子弹爆炸瞬间即发生了不可控的链式裂变反应,在核材料发生裂变反应时会放出瞬发中子,正如瞬发中子的名字,瞬发中子占裂变发出中子份额的99%以上,数量多,并且是在裂变反应发生后10秒内发出,产生速率快,新发出的中子又可以引起新的裂变,因此,原子弹爆炸几乎是在瞬间完成的。

原子弹爆炸之前有什么现象(原子弹在爆炸后不足1秒的时间内为什么会形成蘑菇云)(1)

核裂变反应

瞬间释放的能量将空气电离,并产生高压

裂变发出的热量瞬间释放,会产生几千万度甚至上亿度的高温,同时在爆炸中心地区产生几十亿个大气压的压力。这种高温高压下的火球向爆炸中心四周激烈扩散,随后中心的空气升温膨胀而又快速上升。

原子弹爆炸之前有什么现象(原子弹在爆炸后不足1秒的时间内为什么会形成蘑菇云)(2)

前苏联第一颗原子弹

形成蘑菇云

根据伯努利方程(虽然不满足伯努利方程的试用条件)原理定性分析,气体流速加快,压强减小,在热气流飞快上升后,瞬间产生低压区,巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘、烟和杂物等各种物质粒上高空而形成蘑菇茎。但这个过程发生的特别激烈,造成气体紊流(雷诺数大于20000),气体边上升边下翻形成漩涡,所以蘑菇茎并不是光滑的。当蘑菇茎升高膨胀后,顶部热空气混合着尘埃一直上升,到达对流层顶时遇冷空气将开始降温。当这些上升的空气和尘埃降温到同周围空气几乎等温时,密度变得相近,它们将减速上升,然后改变运动方向,变成向周围平移扩散,形成蘑菇头。

原子弹爆炸之前有什么现象(原子弹在爆炸后不足1秒的时间内为什么会形成蘑菇云)(3)

当然并不是只有核爆时才会有蘑菇云,蘑菇云是地面大当量炸药爆炸所特有的现象。当其他大当量爆炸使得空气迅速膨胀上升也会产生同样的现象。图片参考美国五角大楼遭到飞机撞击时飞机爆炸照片。就是这样!

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