核爆炸的一個重要特徵是巨大的蘑菇雲，但是其基本物理原理實際上是流體力學。
核爆炸看起來像什麼，您可能在紀錄片中看到了，您絕對不會輕易忘記那形狀和大小。
大多數炸彈也會製造類似這樣雲，但與核爆炸後所見的並不完全一樣。
那麼，是什麼導致蘑菇雲的形成呢？
簡單說，這是因為炸彈突然釋放出大量能量，從而產生大量的熱量，這些熱量與較涼爽的周圍空氣相互作用，使其密度降低。熾熱的火球迅速上升，形成真空，然後被周圍的空氣充滿。正是這種機制創造了雲。但是，這是一個快速的答案，要進一步瞭解它，我們需要更深入地研究。
蘑菇雲到底是什麼？
為了理解為什麼核爆炸會產生蘑菇雲，我們首先需要定義這些雲是什麼。
蘑菇雲是由爆炸後空氣移動形成的，蘑菇狀的煙霧和碎屑雲。這種類型的雲不僅在爆炸之後形成，也能夠在任何迅速產生熱量的事件之後也形成。例如火山噴發，甚至森林大火。
總之，引起快速熱變化的事件會產生這些蘑菇狀的雲。
為什麼核爆炸會引起巨大的蘑菇雲？
考慮到我們在本文中已基本解決了這一問題，答案似乎似乎很簡單，但是故事還有很多。
當然，如我們所討論的那樣，強大的核爆炸會導致熱量突然釋放，與周圍的空氣發生反應，使空氣密度降低等。
這種相互作用稱為瑞利泰勒不穩定性（Rayleigh-Taylor instability）。
該原理表徵了具有不同密度的兩種流體。由於密度不同，具有不同密度的流體會以不同方式受到給定力的影響。簡單地解釋，當較輕的流體支撐較重的流體時，RT不穩定會發生。流體將趨於平衡，從而導致密度較小的流體射穿密度較大的流體。
在爆炸時，密度較小的熱空氣被集中，這種密度較小的空氣通過較密集的較冷的周圍空氣的“射穿”發生在一箇中心點。這些流體的相互作用與RT不穩定性一致，導致形成蘑菇形。
要注意的一件事是，這種流體相互作用存在於所有密度較小的流體支撐較重流體的情況下，例如杯子中油和水的相互作用。在發生核爆炸的情況下，如果沒有煙霧或碎屑，流體相互作用將持續存在，說煙霧和碎屑只是使我們能夠觀察到蘑菇雲形成的原因。
密度較小的熱空氣將從最初的火球中升起，並在其尾流中產生真空。當火球繼續上升時，這會導致吸入更濃的冷空氣。如果您可以嘗試將其形象化，您可能會開始理解為什麼蘑菇雲是這個樣子。
上升的熱空氣會遇到來自較濃的冷空氣的阻力，這是其向上運動的阻力。正是這種阻力使上升的雲變平，將其轉變成一個完美的圓，將其變平，形成蘑菇狀。
由於這種阻力，雲的邊緣似乎一直在捲曲流動。火球表面上的空氣被緩慢地向後拉，僅在火球周圍滾動並再次被吸回到火球的底部。
整個過程一直持續到平衡。火球只會停止上升，直到到達周圍空氣與自身密度相同，溫度相同的地步。在核爆炸的情況下，火球通常會上升到很高，通常是臭氧層的位置。
核爆炸蘑菇雲有多大？
我們都可以形象地看到核爆炸的樣子，但是我們所有人可能做不到的是瞭解爆炸的規模。由於我們沒人可能親眼目睹過核爆炸，因此規模很難把握。
蘑菇雲的巨大尺寸
通常，這些雲在幾分鐘內可以上升到數萬米的高度。作為參考，民航客機約10,000米高度巡航。
回顧一次歷史性的爆炸，我們可以考察一下1945年廣島發生核爆炸之後發生的一切。在最初的10分鐘內，蘑菇雲升至約20,000米高。
廣島核彈爆炸
但是，這並不能給我們帶來整體印象。雖然在最初的10分鐘內超過20,000米，但在最初的30秒內，蘑菇雲就升到投下炸彈的飛機Enola Gay的巡航高度。這意味著在30秒內上升了10,000米。平均下來，這意味著它最初以333m/s的速度上升，然後在10分鐘後以100m/s的平均速度緩慢上升。
最終，蘑菇雲並不是特定於核爆炸，而是特定於流體中的瑞利-泰勒不穩定性-我們每天都在實踐中看到這一原理。
化工廠爆炸
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