本文编译自《How Far Away Would You Need to Be to Survive a Nuclear Blast?》1
核弹与它们的产地
。1945年8月,美军在日本广岛和长崎投下两颗原子弹,造成数十万人死亡,结束了第二次世界大战,但也对当地人民的健康造成了严重的长期影响[1]。从那以后,再也没有国家和地区在战争中使用过核武器,但这并不意味着核武器会消失。据估计,目前全球约有12705枚核弹头库存,其中美国和俄罗斯拥有89.7%[2]。
美国和俄罗斯拥有全球89.7%的核弹头库存。图/美国科学家联合会
假如核弹来袭……
那么,如果核武器再次登上战争舞台,会发生什么?本文根据AsapSCIENCE出品的科普动画《What If We Have A Nuclear War?》,为大家展示核弹引爆前后的情况。
但首先必须明确,核弹爆炸的影响没有明确的估算方法,因为它取决于很多因素,包括天气、时间点、地理环境、核弹设计和引爆地点(空中、地面和地下)。等等,先别跳回上一页!即使没有这些确切的条件,我们仍然可以知道大致的情况。
一、闪盲
,约35%的核爆炸能量以热辐射的形式释放。热辐射是一种电磁辐射,可以不通过介质传递能量,所以它在真空中的传播速度等于光速(3108m/s)。即使在真空环境下,传播速度也相当接近光速,温度越高速度越快。
总之,在爆炸波到来的前几秒,你可以感受到一种极其强烈的光和热。此时,如果你恰好在爆炸地点附近,这种程度的强光会造成闪盲,可以让你在接下来的几分钟内什么也看不见。
那么,离爆炸有多远才能避免这种暂时的失明呢?以一枚百万吨级核弹(重量是广岛原子弹的80倍,但远轻于大多数现代核弹)为例:如果是在晴天,大概会躲在21公里外;在晴朗的夜晚,你甚至要躲在85公里之外,以确保不受失明的影响。
核爆炸的强光会导致暂时失明。图/《What If We Have A Nuclear War?》10
二、烧伤
最后一段提到热辐射不仅产生强光,还会产生极高温度的热量。也就是说,如果你恰好在核弹爆炸地点附近,除了失明之外,还可能受到不同程度的烧伤。
以同样的百万吨级核弹为例:停留在爆炸中心方圆11公里范围内,会造成一级烧伤,只要再远一公里,就会变成二级烧伤,而停留在方圆8公里范围内的人会受到三级烧伤。这种程度的烧伤会彻底破坏细胞,使皮肤变黑。如果不立即进行急救,覆盖全身24%以上的三度烧伤会导致死亡。
待在核弹爆炸中心方圆11公里以内,会受到不同程度的灼伤。图/《What If We Have A Nuclear War?》不过,正如文章开头所说,目前还没有明确的方法来估算核弹爆炸的影响,所以这个数字仅供参考,实际情况会取决于天气和你穿的衣服,比如白色衣服可以反射一点热能,而黑色衣服可以吸收更多热能。但是,对于处在爆炸中心的人来说,无论穿什么颜色,都不会有什么区别。
据科学家估计,广岛核爆中心的温度约为30万,比普通火化炉高300倍,足以让人体瞬间蒸发。
00-1010除了烧伤,爆炸也是不可忽视的杀手。核爆炸释放的能量会产生冲击波,使空气散开,导致气压迅速变化,碾压沿途经过的建筑物。
再次以百万吨级核弹为例:爆炸中心方圆12公里范围内的爆炸风,时速约255公里,可对建筑物外墙造成180公吨的力;方圆2公里范围内的爆炸风速为每小时756公里,对建筑物的压力是4倍,约720公吨。理论上大多数人会被活埋或者被倒塌的建筑物砸死。
核爆炸产生的冲击波会压碎沿途经过的建筑物。图/《What If We Have A Nuclear War?》10
三、爆炸风
如果你有幸躲过了失明、烧伤和爆炸,接下来要担心的就是核辐射。
。我们每天都会接触到不同形式的辐射,包括你正在使用的手机或电脑,但这类「非游离辐射」的能量很小,不足以改变 DNA 结构。就算是医学影像检查,比如 X 光或断层扫描,也都是低剂量的安全辐射,对人体的影响微乎其微。
问题是,核辐射可不一样!虽然确切的辐射剂量取决于你所在的地点是否有建筑物保护,而建筑材料又是什么,但无论如何,若暴露辐射剂量超过 6000 毫西弗(mSv),死亡率就高达 90%;即使只有 4500 毫西弗,也有 50% 的死亡率,而活下来的那 50% 必须和后遗症共存,因为辐射破坏了他们体内的 DNA 键结,不仅需要时间修复,也可能会有更高的罹癌率和基因突变率。
五、辐射尘
另一个与辐射有关的影响是「辐射尘」(fallout)。试想一枚核弹在地表附近爆炸,地表会发生什么事?最明显的就是冲击波会造成弹坑,然后弹坑里的沉积物(尘埃、泥土、砂石等等)会汽化到空中,形成你我熟悉的蕈状云。
蕈状云充满具有放射性的辐射尘,在冷却回到地表的过程中,可以飘到数百公里远的地方,也可以顺着爆炸产生的上升气流融入云层,再形成「黑雨」落下。好消息是辐射尘的衰变非常快,只要 2 星期,就能降到初始辐射剂量的 1%。
不只是战争,也将伴随气候危机
那假如核弹不只有 1 枚,而是 100 枚呢?近期,有一项研究模拟印度和巴基斯坦开战,引爆 100 枚和广岛原子弹尺寸相近的弹头。结果显示,重达 5 百万吨的灰烬和辐射尘将进到大气层,使全球气温下降,并且减少 9% 的年降雨量,连带造成农作物欠收与饑荒。另一项研究显示,若是真有这种投下 100 枚核弹的战争,全球约有 20 亿人将因此陷入饑荒[3]。
除此之外,核战对地球的影响或许比我们想像的更深远。2019 年发表的一项模拟研究发现,要是美国和俄罗斯动用所有核武资源开战,辐射尘将在 2 週内覆盖整个地球,使地球接收到的光照强度大幅下降,至少需要 3 年才能恢复到正常光照强度的 40%[4]。同年,还有另一项研究发现,在世界最深的马里亚纳海沟(Mariana Trench)里,还有着来自冷战时期核武试验的辐射残留物[5]。
全球核武器发展与现况
1968 年至今,世界上多数国家都签订了《核武禁扩条约》(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons),其中包括美国和俄罗斯。这项条约禁止拥核国家转让或援助核武给非核国家,禁止非核国家製造核武,甚至推动核裁军,全面停止核军备竞赛。
如果想了解全球核武器的发展与现况,可以进一步参考《原子科学家公报》(Bulletin of the Atomic Scientists)的 Nuclear Notebook。
注解
- Hiroshima and Nagasaki: The Long Term Health Effects
- Status of World Nuclear Forces
- Helfand. (2013). Nuclear Famine: Two Billion People at Risk—Global Impacts of Limited Nuclear War on Agriculture, Food Supplies, and Human Nutrition. International Physicians for the Prevention of Nuclear War.
- Coupe, J., Bardeen, C. G., Robock, A., & Toon, O. B. (2019). Nuclear winter responses to nuclear war between the United States and Russia in the Whole Atmosphere Community Climate Model Version 4 and the Goddard Institute for Space Studies ModelE. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124, 8522– 8543.
- Wang, N., Shen, C., Sun, W., Ding, P., Zhu, S., Yi, W., et al. (2019). Penetration of bomb 14C into the deepest ocean trench. Geophysical Research Letters, 46, 5413– 5419.
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