如果在距離地球500公里的太空引爆一顆五千萬彈量的氫彈,會怎麼樣?

亞東167

很多答主都用人類歷史上的炸彈之王“大伊萬”作對比,因為題目中的5000萬噸當量正好是“大伊萬”的爆炸當量。但是“大伊萬”畢竟是在4km高度爆炸的,與題目中的500公里高空相差甚遠。

那麼人類有沒有在500公里高空引爆過核彈呢?還真有過。我來補充數據。

1962年7月9日晚上11點,美國進行了一項代號為“一流星魚”(Starfish Prime)的熱核試驗。在夏威夷西南1450km的太平洋海域上空,海拔400公里的高度,引爆了一顆140萬噸TNT當量的氫彈。400公里跟題目中的500公里相比還是低了點,不過已經算接近了,實驗結果還是比只有4公里高度的“大伊萬”更有說服力一些。

那麼這顆只有140萬噸當量的氫彈威力有多大呢?

  • 幾顆低軌道衛星遭殃,其中就有英國剛剛發射不到3個月的阿里爾1號衛星(這個是英國曆史上的第一顆人造衛星)。

  • 夏威夷300多個路燈發生故障,電力線路中許多斷路器跳閘,數百個報警器響成一片。

  • 檀香山與威克島之間的短波通信損壞。

  • 爆炸位置高,沒有造成地面的人員傷亡。

注意,上面所描述的各種電力系統損壞,並不是在爆炸點正下方,而是爆炸點下方1400公里外。如果把140萬噸當量換成題目中的5000萬噸當量,爆炸威力肯定要大很多。人也許沒事,但是讓一座北京、上海這樣的城市陷入黑暗、通信失靈還是有可能的。


磚業科普稻殼張

就在距離我們1.5億公里遠的地方,有個大傢伙每秒鐘都在釋放著幾十億顆核彈的能量,它就是我們的太陽了,雖然太陽離我們比較遠,但是它的能量輻射量很大呀,但是我們每天沐浴在陽光下,什麼事兒也沒有。


不過我們在陽光下待著沒事兒,不代表在題主所說的距離地球500公里引爆的5000萬噸級的核彈之下也沒有問題,在正下方的地表遭遇的輻射能量還是要比陽光大一些的。這個問題其實有個很好的對照,1961年10月30日上午11點,前蘇聯的圖-95戰略轟炸機上裝載著重達26噸的"大伊萬"氫彈在新地島上空1.5萬米高空投下了它,之後能飛離爆炸現場,11時32分,氫彈在新地島上空4000米處爆炸,和題主假設的爆炸當量一樣,大伊萬氫彈的爆炸當量也是5000萬噸TNT炸藥,不過由於500公里的高空屬於大氣層外,所以基本可以忽視它的衝擊波次聲波等的破壞力,單看它的光輻射能就能瞭解個大概了。


大伊萬氫彈引爆的時候,躲藏在250公里之外的掩體中的觀察人員說:我們看到一道強光,給我們的感覺比100萬個太陽還要亮。儘管爆炸中心距離我們有幾百公里遠。但大家的眼睛還是感覺到了強烈的灼熱。事後還有人患上了白內障。

那麼如果氫彈在地球上方500公里爆炸的話,其實正下方的人受到的輻射能,要比上面所說的巖體中的觀察人員遭受的輻射能更大,因為地球大氣層的厚度不過才一百多公里,而且50公里往上的大氣層實際上都非常稀薄了,因此大氣層對光線的阻擋遠不如地球表面的250公里,因此氫彈正下方一定區域內的人員的頭髮和衣服很可能被燒焦,裸身的話則可能造成大面積燒傷。



5000萬噸TNT爆炸當量的氫彈,能釋放2.1×10^17 焦耳的能量,而且這麼多的能量,只是在幾十納秒內釋放出來,其功率可達5.4×10^24瓦。這麼大的功率釋放相當於同時間太陽的1%還多,而由於它的距離只有500公里,遠小於太陽的1.5億公里,所以對正下方地表上的生物還是會造成一些傷害的。



另一種危害是它爆炸所產生的電磁脈衝,在500公里高空的情況下,大多數的人造飛行器都會受到影響,其信號接收器,發射器以及太陽能電池板都有可能被毀掉,而且爆炸正下方的電信通信乃至供電設備也會出現故障,這樣的爆炸甚至還會在地球磁場的影響下出現明亮的極光。


宇宙萬能鏡

看到有答主說5000萬噸當量的氫彈在500公里的太空中爆炸基本無害,那真的是太小瞧氫彈的威力了。關於題主所提的這個問題,其實人類有做過類似的實驗,那就是美國在冷戰期間實施過的“魚缸行動(Operation Fishbowl)”。在1962年,美國曾經進行了一系列的高空核爆炸試驗。

在1962年6月2日,第一次進行名為“太陽魚”的核爆炸試驗,結果沒有成功。17天后,也就是6月19日,進行了第二次名為“海星”的核爆炸試驗。雷神導彈攜帶著一枚核彈頭飛行了不到一分鐘,由於火箭發動機故障,導彈和彈頭在10公里的空中被銷燬,沒有成功引爆。

直到7月9日,在第三次名為“海星一號”的核爆炸試驗中,核彈終於在400公里的太空中引爆。事實上,雷神導彈最高飛行高度達到了1100公里,核彈頭在下降到400公里時才被引爆。這是當時拍攝到的爆炸畫面:

可以看到,核彈在太空中爆炸之後,並沒有產生蘑菇雲,而是呈現為一個明亮的球體。在真空的太空中,核彈爆炸並沒有產生衝擊波。在太空核爆炸的過程中,產生了強烈的電磁脈衝,波及的範圍極為廣泛。當時遠在1445公里外的夏威夷也受到了顯著的影響,大量的路燈斷電以及大量的防盜警報響起。

此外,在爆炸區域以及赤道另一側的南部共軛區域,用肉眼都能直接看到明亮的極光。海星一號的輻射帶在高海拔地區持續了數月,破壞了數個在軌人造衛星。

據估計,在海星一號試驗中,核彈頭的當量為140萬至145萬噸TNT,這是一枚氫彈。如果換做是5000萬噸當量的氫彈(當年蘇聯試驗過的沙皇炸彈正是這個當量),即便高度提高到500公里,這樣的太空核爆炸也會引發嚴重的後果。爆炸點下方大部分區域的電力將會發生中斷,人們的通信將會受到嚴重的干擾甚至完全中斷,而且還會看到範圍極廣的明亮極光。


火星一號

又一個人想要毀滅地球.......題中有一處錯誤,是五千萬噸當量而不是五千萬彈量!

當量是什麼意思

需要人在談論原子彈、氫彈時都會說多少當量,但你知道當量真正的意義嗎?記住當量就是反應爆炸威力的量,我們所說的五千萬噸當量意思就是相當於五千萬噸TNT炸彈爆炸產生的威力大小!所以五千萬噸當量的氫彈和五千萬當量的原子彈哪個威力大?當然是一樣大!這就相當於問你一斤棉花和一斤鐵哪個中一樣!


所以我們可以將題目修改為:如果在距離地球500公里的太空引爆一顆五千萬噸當量的核彈,會怎麼樣?

核彈的主要破壞力

我們在討論這個問題前首先要了解核彈爆炸的破壞力主要有哪些方面:

1.高壓殺傷破壞——衝擊波(佔50%)。在爆炸瞬間,巨大的能量是在不到一秒鐘的時間裡釋放出來,爆炸產生的高溫高壓氣體強烈地向四周膨脹。造成巨大破壞力!

2.高溫殺傷破壞——光輻射(佔35%)爆炸產生的巨大能量伴隨著高溫,產生包括X射線、紫外線、紅外線和可見光的光輻射。

3.特殊殺傷破壞——貫穿輻射(佔5%)是由阿爾法、貝塔、伽馬和中子流組成的輻射,對人體傷害極大,會致癌!


4.長期危害——放射性沾染(佔10%)這個相信不用多說,這也是核彈最讓人恐怖的地方。

5.對通訊聯絡的破壞——電磁脈衝。這種破壞的作用距離相比前四種是最遠的,其會中斷通訊、使各種控制失靈、使電子計算機數據混亂、擾亂正常的電波傳播等。

5000萬噸級的核彈威力

目前人類歷史上確實製造過如此巨大當量的核彈,它就是—蘇聯“沙皇”核彈。

那麼這顆核彈爆炸的威力是怎麼樣呢?根據計算5000萬噸當量的核彈有效殺傷半徑約為1.4939×5000^(1/3)=25.5千米。(集體公式很簡單,大家可以自己搜下)據記載:

爆炸當時所產生的火球直徑就長達4600米,遠超過引爆的高度,所以火球很快地就席捲了大地;之後又幾乎擴散到剛剛轟炸機投擲的高度,而且將近1000公里外的地方都還看的到。爆炸後的蕈狀雲寬達將近40公里,高達60公里,比珠穆朗瑪峰還高7倍多;爆炸產生的熱輻射甚至可以讓遠在170公里以外的人受到3級灼傷,爆炸的閃光還能造成220公里以外的眼睛劇痛與灼傷,甚至造成白內障以及失明。爆炸所產生的暴風壓力高達每平方釐米21.11千克力,足足吹送了將近1000公里的範圍。


這就是“沙皇”爆炸時的具體威力,據說當時蘇聯想要造的是一億噸當量的核彈,簡直是喪心病狂!

在距離500公里的地方引爆這顆核彈

明白了核彈的主要威力,也知道了5000萬噸當量的具體爆炸威力,那麼我們接下來就對比破壞力的四個方面來分析一下:
首先是衝擊波和光輻射,從上面的計算我們發現,“沙皇”爆炸時的火球產生有效殺傷半徑約為25.5千米,這顯然和500公里比較就顯得不足以說了,至於光輻射在經過大氣層的和500公里的遞減早已經沒有威脅了。

接下來是貫穿輻射,再經過500公里後,加上有大氣層和地球自身的磁場,輻射對於我們而言也不是太大的問題。再下來就是放射性汙染,因為爆炸地點是在太空,而且是在太空,所以這一點也不用擔心。


最後就是電磁脈衝了,這一點反而影響是最大的!因為會使得地球上的通信設備受到干擾,想想現在人類對於網絡的依賴程度,這一項可能會使我們遭到巨大損失!

總之來說,在距離地球500公里的地方引爆5000萬噸當量的核彈對於我們來說沒有致命威脅,頂多就是讓我們有點不舒服!


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科學認識論

我認為這顆超級氫彈在太空爆炸並不像人們想象中那麼可怕,甚至於基本上是無害的。

首先,我認為用大氣中核武器有效殺傷半徑公式來計算這顆氫彈帶來的影響是不妥的。

因為大氣中有空氣的阻力作用,所以才有“有效殺傷半徑”這個說法——過了一定的距離之後,空氣的阻力作用會削弱氫彈帶來的影響,而在太空中,沒有這個阻力作用,因此這個公式就不適用了。

簡單用有效殺傷半徑>500公里就認為氫彈可以威脅到地面人類的安全,那就是大錯特錯了。

↑不同氫彈在大氣中的爆炸效果↑

↑太陽就是一顆超級大的氫彈↑

其次,我們用一個最簡單的方法就可以知道氫彈對地球的傷害了。

不要忘了,我們的太陽就是一顆巨大的氫彈,時刻不停地在發生核聚變反應並且向外散發著能量。而太陽照射到地球上的能量是多少呢?

我們簡單計算一下,太陽每秒鐘發射出來的能量大概是3.8×10^26J,而地球每秒接收到的太陽能量大約是1.7×10^17J,這個能量要是轉換成TNT當量,就是4000萬噸,跟題目中說的五千萬噸當量的氫彈其實差不多。甚至於,考慮到氫彈是向四面八方輻射能量的,所以只有一面向著地球,只有不到一半的聚變能量會輻射到地球上。

意思就是說,地球每秒接收到的能量,就相當於一顆4000萬噸當量的氫彈爆炸,而且這個過程一刻都沒有停止過。所以這麼看的話,題目中5000萬噸當量實在不叫事兒

最大的可能性,是在氫彈爆炸的時候人們抬頭一看,天上怎麼有兩個太陽?有點兒曬。然後過一會兒就什麼事情都沒有了。

最後,為什麼這麼可怕的氫彈在太空中爆炸對地球卻沒有太大的傷害呢?

因為氫彈爆炸造成的威力無非就是衝擊波、光輻射和高能粒子流。衝擊波在太空的真空環境中是沒有的,光輻射和高能粒子流會被厚重的大氣吸收掉(大氣保護地球上的生物保護了很多年)。所以說,氫彈爆炸自然就不那麼容易傷害到地球上的人類啦。

↑大氣對光輻射的吸收作用↑


SilentTurbine

核彈地面爆炸後有效殺傷半徑可以計算,有效殺傷半徑約為1.4939乘以爆炸當量的三分之一次方。據此列式可知,5000萬噸當量的核彈有效殺傷半徑約為1.4939×5000^(1/3)=25.5千米。如果在適當高度爆炸,會擴大波及範圍。

人類爆炸的最大當量的氫彈“沙皇”就是五千萬噸TNT當量。當時在萬米高空空投,空投時炸彈還拖著一個大降落傘拖延時間,以便讓飛行員逃到45公里以外的安全位置。炸彈在地面上方4千米處爆炸,衝擊波摧毀了直徑110千米範圍內的建築,直徑500千米內的建築玻璃被震碎。


氫彈的破壞主要包括衝擊波、光輻射、核輻射、放射性汙染、電磁脈衝。若是在地面附近爆炸,衝擊波和光輻射能佔破壞力的65%。一旦到了離地500公里處的太空爆炸,衝擊波就會失去威力。即使輻射到達了大氣層,也會分散作用在半徑達2000千米的範圍內,衝擊波被稀釋了。

氫彈本就是依靠聚變釋放能量,只是需要一個小的原子彈點燃聚變。沙皇氫彈的火球沒有和地面直接接觸,造成的放射性汙染非常低,這是慶幸的。若是在500千米的高空引爆,放射性汙染甚至可以不必考慮。

在500千米的高空爆炸沙皇炸彈,半徑2000千米範圍內的人可以看到耀眼的光芒。因為距離太遠,光輻射又是按距離的平方衰減,對人的影響還是有限的。覺得耀眼可以扭過頭閉上眼。

最大的影響還是電磁脈衝。強烈的脈衝信號會使地面上的很多通信設備停止工作,太空中的衛星會首當其衝。爆炸附近的衛星可能立即化為烏有,離它遠點的也可能被強烈的脈衝燒燬電路或者無法工作,進而導致地面上陷入通信混亂。這樣的破壞已經不是針對一個國家,而是針對了全人類。


刁博

如果在距離地球500公里的太空引爆一顆五千萬當量的氫彈,對地球其實影響不大。

為了說明這一問題,我們可以用前蘇聯在1961年引爆的沙皇氫彈做一個比較。這顆氫彈的爆炸當量與本題所假設的情景一樣,也是5000萬TNT當量,但是它的引爆距離只有15公里,要遠小於本題的500公里。

最後的結果是,沙皇氫彈造成的火球直徑達到4600米;爆炸的蘑菇雲寬達近40公里,高達60公里;而熱輻射可以傷到170公里外的人,爆炸造成的閃光可以使220公里外人白內障甚至失明。

而本題中爆炸距離是沙皇氫彈爆炸距離的33倍多,而且地球大氣層也能起到一定的保護作用。因此在距離地球500公里的太空引爆一顆五千萬當量的氫彈,對地球的影響其實並不大!所以,大家不用太過於擔心,這樣的假設的問題,地球面對的太陽其實就是一個大氫彈!


地震博士

原子彈是迄今為止,人類創造出的毀滅性最強的武器,隨便一顆小型核彈,就能在瞬間奪去十幾萬條生命,那麼核彈假如在太空爆炸,又會是怎樣的景象呢?

其實, 人類歷史上, 確實做過這樣實驗 ,美國就曾將一枚核彈帶到太空。最終在離地面400公里的地面將其引爆, 在太空中, 由於不存在空氣, 當時人們只能看到一團發光的爆炸球體。

就像天上突然多了一個大太陽一樣, 同時產生的電磁脈衝。對地球上的電路網絡造成了巨大的衝擊 ,連遠在一千多公里外的夏威夷 ,也受到了顯著影響。其結果是路燈斷電, 電器毀壞, 防盜警報響個不停等。 說到這裡 ,


我們不妨開一下腦洞, 假如在距離地球500公里的太空裡 。引爆一顆五千萬當量的氫彈, 地球會發生什麼事呢?

首先 五千萬當量的氫彈 ,是人類迄今製造過的威力最大的核彈 。當年在試驗中引爆時, 就曾引起全球的轟動 。假如把這顆核彈送到太空中引爆 ,將產生巨大的光輻射。人在地球上, 將很可能看到大範圍的強烈極光 。我們都知道, 核彈在地面上爆炸 ,會瞬間升起巨大的蘑菇雲 。


這是由於爆炸產生瞬間的能量, 造成熱輻射和氣壓衝擊的結果。 然而太空中沒有空氣, 核彈爆炸所產生的主要危害, 高溫和高壓。將被隔離在地球之外 ,而唯一可能影響人類的, 就剩嚴重的電磁干擾了。

大片地區將斷電 ,電器燒燬, 網絡癱瘓 ,通訊中斷等 。將造成巨大的損失, 但相比在地球上的威力 ,還是小了很多的。


愛問愛答

讓我先想一想,一個五千萬噸TNT當量的核彈爆炸會有怎樣的後果。我就列舉一下之前有過的核彈爆炸的數據:

1945年,美國在日本的廣島和長崎分別投下世界上第一顆和第二顆原子彈,這兩個原子彈的TNT當量都是2萬噸左右。廣島原子彈在離地600米的高空爆炸在爆炸中心450米的範圍裡,88%的人當場死亡,剩下的12%也在接下來的幾個星期全部死光,廣島原子彈的有效殺傷半徑為2公里,24萬人中死傷的佔到52%;長崎原子彈爆炸高度為503米,爆炸後超過六成的建築物全部被摧毀,不過由於長崎四面環山,所以傷亡人數僅有十萬左右。




五千萬噸那就很可怕了,前蘇聯做過這個實驗:冷戰期間蘇聯為了和美國進行軍備競爭,提出了製造一個超級氫彈的目標——大伊萬,原本決定大伊萬的TNT當量要達到1.75億噸TNT當量,不過由於會帶來環境汙染而最終決定只造一個5000萬噸當量的,但是這個核彈無論是體積、重量,還是爆炸威力都是前所未有的,造成的結果是呢就是從此以後世界上沒有任何一個國家敢於製造氫彈這個如此恐怖的武器。


它的威力有多大呢?和廣島原子彈對比的話,它的威力是其3846倍。說說它的效果吧:大伊萬在4200米的高度引爆,爆炸當時產生的火球直徑就達到了4600米,很快就席捲了大地,爆炸後產生的碩大的蘑菇雲寬度達到40公里,高度達到60公里,爆炸產生的熱輻射可以讓遠在170公里外的人受到三級灼傷,離爆炸中心250公里還能感受到其強烈的灼熱,甚至一千公里外的城市也不能倖免,爆炸還造成了無線電通信的中斷,美軍在阿拉斯加的預警雷達和4000公里內的高頻通信全部失靈,20小時後才能恢復。有人計算過如果這一顆氫彈在莫斯科或者是紐約爆炸的話,那麼這兩個城市都會瞬間被夷為平地。而這次核試驗造成的另一個可怕的結果就是它造成了整個亞歐大陸向南推移了9mm。


再來看看題目中說的,5000萬噸當量那就和伊萬很接近了,不過爆炸高度不同,相比較而言,題目中所說的造成的殺傷力對於地球上的我們影響根本不大,根據計算,它的有效殺傷半徑為25.5公里,核彈爆炸殺傷力主要來自於衝擊波、熱輻射和感生放射性。而在這個高度的話衝擊波就沒有影響了,熱輻射造成的結果就是天空變得更亮了一點,影響也不大,輻射的話這個高度基本也釋放地差不多了。如果說有什麼影響的話那就是電磁衝擊波對於通信系統的影響了,這可能會造成地面通信系統的癱瘓。


鏡像宇宙

這事沒有如果了,在六十年代這事美,蘇核爭霸時都做過實際實驗了!蘇聯的大伊萬氫彈當量是5000萬噸,被飛機投送到4..5千米空中引爆


美國用導彈把海星一號當量大概150萬噸當量送到500公里高空引爆

這實驗的數據都已經公開了,蘇聯的大伊萬實驗目的是看足夠當量核彈能把方圓多少公里的空氣燃燒多久?蘑菇雲就是沸騰燃燒的空氣,

美國那海星一號是測試核爆在沒有介質的真空地帶的效果!

核爆威力及破壞程度主要靠、熱,波,有害射線,在500公里高空那裡的空氣含量也就是地表空氣的幾千分之一!接近真空,

核爆的蘑菇雲都不會出現了,熱的傳遞方式就傳導,對流和輻射,沒有了空氣傳導和對流消失作用,只有輻射傳遞熱量,沒有空氣那核爆最致命的衝擊波也失去危害了,核爆的產生的帶電離子流也就是電磁脈衝流也被地磁場阻擋殆盡,各種有害射線經過大氣層時也被消耗殆盡了,能達到地表的也就是輻射的熱量被空氣快速分散,造成局部短時間的氣溫升高,漏網電磁脈衝流乾擾通訊,損壞電網輸電線路,沒被臭氧層消化乾淨的少量有害射線會對生物有一定影響!總之5000萬當量氫彈在500公里高空引爆對地球的傷害也就是相當於在萬人大禮堂裡放了一個特不響的屁!沒對地球幾乎沒什麼不適的影響!


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