核爆炸的一个重要特征是巨大的蘑菇云，但是其基本物理原理实际上是流体力学。
核爆炸看起来像什么，您可能在纪录片中看到了，您绝对不会轻易忘记那形状和大小。
大多数炸弹也会制造类似这样云，但与核爆炸后所见的并不完全一样。
那么，是什么导致蘑菇云的形成呢？
简单说，这是因为炸弹突然释放出大量能量，从而产生大量的热量，这些热量与较凉爽的周围空气相互作用，使其密度降低。炽热的火球迅速上升，形成真空，然后被周围的空气充满。正是这种机制创造了云。但是，这是一个快速的答案，要进一步了解它，我们需要更深入地研究。
蘑菇云到底是什么？
为了理解为什么核爆炸会产生蘑菇云，我们首先需要定义这些云是什么。
蘑菇云是由爆炸后空气移动形成的，蘑菇状的烟雾和碎屑云。这种类型的云不仅在爆炸之后形成，也能够在任何迅速产生热量的事件之后也形成。例如火山喷发，甚至森林大火。
总之，引起快速热变化的事件会产生这些蘑菇状的云。
为什么核爆炸会引起巨大的蘑菇云？
考虑到我们在本文中已基本解决了这一问题，答案似乎似乎很简单，但是故事还有很多。
当然，如我们所讨论的那样，强大的核爆炸会导致热量突然释放，与周围的空气发生反应，使空气密度降低等。
这种相互作用称为瑞利泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor instability）。
该原理表征了具有不同密度的两种流体。由于密度不同，具有不同密度的流体会以不同方式受到给定力的影响。简单地解释，当较轻的流体支撑较重的流体时，RT不稳定会发生。流体将趋于平衡，从而导致密度较小的流体射穿密度较大的流体。
在爆炸时，密度较小的热空气被集中，这种密度较小的空气通过较密集的较冷的周围空气的“射穿”发生在一个中心点。这些流体的相互作用与RT不稳定性一致，导致形成蘑菇形。
要注意的一件事是，这种流体相互作用存在于所有密度较小的流体支撑较重流体的情况下，例如杯子中油和水的相互作用。在发生核爆炸的情况下，如果没有烟雾或碎屑，流体相互作用将持续存在，说烟雾和碎屑只是使我们能够观察到蘑菇云形成的原因。
密度较小的热空气将从最初的火球中升起，并在其尾流中产生真空。当火球继续上升时，这会导致吸入更浓的冷空气。如果您可以尝试将其形象化，您可能会开始理解为什么蘑菇云是这个样子。
上升的热空气会遇到来自较浓的冷空气的阻力，这是其向上运动的阻力。正是这种阻力使上升的云变平，将其转变成一个完美的圆，将其变平，形成蘑菇状。
由于这种阻力，云的边缘似乎一直在卷曲流动。火球表面上的空气被缓慢地向后拉，仅在火球周围滚动并再次被吸回到火球的底部。
整个过程一直持续到平衡。火球只会停止上升，直到到达周围空气与自身密度相同，温度相同的地步。在核爆炸的情况下，火球通常会上升到很高，通常是臭氧层的位置。
核爆炸蘑菇云有多大？
我们都可以形象地看到核爆炸的样子，但是我们所有人可能做不到的是了解爆炸的规模。由于我们没人可能亲眼目睹过核爆炸，因此规模很难把握。
蘑菇云的巨大尺寸
通常，这些云在几分钟内可以上升到数万米的高度。作为参考，民航客机约10,000米高度巡航。
回顾一次历史性的爆炸，我们可以考察一下1945年广岛发生核爆炸之后发生的一切。在最初的10分钟内，蘑菇云升至约20,000米高。
广岛核弹爆炸
但是，这并不能给我们带来整体印象。虽然在最初的10分钟内超过20,000米，但在最初的30秒内，蘑菇云就升到投下炸弹的飞机Enola Gay的巡航高度。这意味着在30秒内上升了10,000米。平均下来，这意味着它最初以333m/s的速度上升，然后在10分钟后以100m/s的平均速度缓慢上升。
最终，蘑菇云并不是特定于核爆炸，而是特定于流体中的瑞利-泰勒不稳定性-我们每天都在实践中看到这一原理。
化工厂爆炸
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