1945年8月6日，美军在广岛投下第一颗原子弹后，日本政府仍然拒绝接受《波茨坦公告》。盟军虽然考虑过日本政府如果最终拒绝无条件投降的话，将进行代号为“没落行动”的本土作战计划。但在莱特湾海战后，盟军体会到日军神风特攻队和“玉碎精神”的凶猛顽抗，并预测登陆日本本土的作战将会是漫长且伤亡惨重的行动，因此认为有必要再作第二次核攻击，以摧毁日军抵抗的决心。图为第二颗原子弹“胖子”被装上轰炸机。
代号“胖子”的原子弹是至今为止历史上第二次亦是最后一次对人类使用的核武器。它长10英尺八吋，直径五英尺，重10,000磅。释放的能量约相等于2.1万公吨的TNT烈性炸药，比投掷在广岛的首枚原子弹稍多。内爆式起爆的胖子原子弹使用了在自然界中极微量而通常不会在自然界中存在的钚-239。图为“胖子”在运输过程中。
在广岛轰炸中，查尔斯•W•斯维尼少校曾驾驶侦察机辅助轰炸，在回到天宁岛基地的当天晚上，就接到部队司令，也就是广岛市原子弹爆炸的B-29“艾诺拉•盖”机长保罗•提贝玆上校的命令：再次指挥第2次的核攻击作战计划，小仓市为首要目标，若因其他因素无法攻击，则转向次要目标长崎市。图为斯维尼少校及执行第二次攻击任务的“博克斯卡号轰炸机”及机组成员。
在日本时间8月9日上午2时45分斯维尼少校驾驶B-29“博克斯卡”轰炸机离开提尼安岛。上午9时44分到达小仓市原定的炸弹空投目标。但是天气原因，高空轰炸人员迦米特•毗汉陆军上尉无从确认目标位置，后来他们试图利用较短的路径再次寻找机会，耗时45分钟失败了3次。机体燃料所剩无几，同时他们确认了日军派出了10架零式战机应战，于是在上午10时30分离开小仓市上空，并转向次要目标长崎市。图为投弹前的长崎市区
在离开小仓市的20分钟之后，上午10时50分许，B-29“博克斯卡”接近长崎市上空。在云层缝隙中，机组人员发现了长崎市街道。他们随即选定了以工业区作为瞄准目标，在9,000米的高空将原子弹“胖子”用手动操作投下。胖子沿着假想的抛物线落下，在大约1分钟之后在距离长崎市内城区中心3,000米的别墅网球场503米的高空爆炸。图为“胖子”爆炸后，蘑菇云升起瞬间。
原子弹在浦上地区的中央爆炸，在该区造成严重的毁灭。图为原子弹爆炸后的长崎浦上区，与图4为同一区域。当时长崎市人口有240,000人，战后估计死者149,000人，而建筑物36%受到全面烧毁或破坏。
距离原爆点仅约500米的浦上天主堂，轰炸当天聚集参加圣母升天节庆祝弥撒的神父与信徒们，由于爆炸所伴随的热线、以及随之而来塌陷崩解的瓦砾，所有人当场死亡。图为遭破坏的长崎浦上天主堂。
图为爆炸六周后拍摄的长崎市区图。
B-29“博克斯卡”在完成任务并离开长崎市上空的时候还剩下大约1,000升的燃料，斯维尼少校经过计算得出，他不能够飞行80公里—120公里的航程到冲绳。斯维尼少校将引擎关掉，以一面转弯一面降落的方法节省燃料，于下午2时在冲绳县读谷机场紧急着陆，据说在他着陆后战机只剩下26升的燃料。长崎再次被原子弹轰炸后，日本政府丧失抵抗意志，8月15日宣布无条件投降。图为长崎爆炸现场的幸存者。
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