一枚原子彈殺傷面積有多大?

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一枚原子彈威力有多大呢?原子彈因為只是利用最基礎的核裂變能量,因此只能算是核武器中的小弟弟,威力和聚變熱核彈頭(氫彈)根本沒法相提並論。一枚原子彈的殺傷力有多大具體得看它的TNT當量,因此這個區間實際上也是相當寬裕的,但是因為裂變臨界質量的限制,上下都有一個極限。


(一枚典型原子彈頭的結構)

地球上曾經存在過的威力最小的原子彈是美國於1961年開始製造的W54型內爆式核裂變彈頭,它一共有ABC等數十種小型號,TNT當量從10噸到20萬噸幾乎無所不包,也算是世界上最詭異多變的核彈頭之一了。

(W54核彈頭)

W54核彈頭被做成炮彈以後被稱為M-388原子炮彈,重量約為34.5千克,長度約78.7釐米。它最出名的就是裝備在戴維克羅克特系列武器系統之上,這一系統分為M28型120毫米無後坐力炮和M29型155毫米榴彈炮,M–388核炮彈的威力約為10噸TNT當量,衝擊波和高溫輻射的絕對致死半徑約為100米,核輻射致死半徑約為150米。

(120毫米無後坐力炮)


(M29型155榴彈炮核彈頭試驗)

如果常規的炸彈想達到這樣的威力需要多重的質量呢?美軍裝備的威力最大的常規炸彈為著名的炸彈之母—GBU-43燃料空氣炸彈,其總重量約9.8噸,內部裝填4噸重環氧乙烷燃料空氣炸藥,而它的爆炸威力也不過11噸TNT當量,作為對比M388核炮彈的重量不到炸彈之母的1%,威力卻幾乎完全一樣,可見相對於傳統炸彈來看,原子彈還是具備相當大的先天性優勢!
(GBU43炸彈)

(GBU43實際爆炸畫面)

那麼原子彈的威力可以無限疊加嗎?當然不行!原子彈都是通過壓縮次臨界的鈾235和鈈239等核材料達到臨界質量和密度,從而引發鏈式核裂變反應,最終引爆原子彈。而如果要增加原子彈的威力,只能不停地疊加核材料的重量,最終引發的結果就是核材料超過臨界質量會產生自發核裂變,性能極其不穩定,因此原子彈的威力是有上限的。反之如果核材料太少則不足以引發鏈式裂變,因此原子彈威力也是有下限的。

(兩種原子彈原理基本相同)

人類研製過的威力最大的原子彈是1955年美國在常春藤計劃中引爆的MK18助爆型原子彈,它的威力約為50萬噸TNT當量。根據有效殺傷距離= C × 爆炸當量^(1/3)................ (C為比例常數,^(1/3)為求立方根),MK18的絕對致死半徑約為2千米,有效殺傷半徑約為5千米,嚴重輻射影響範圍約為15千米,也就是說一顆50萬噸TNT當量的原子彈爆炸,可以對一座50萬人口左右的中等規模城市形成毀滅性打擊!
(模擬畫面)

氫彈因為使用以氚化鋰6為主的核聚變材料,這些材料的單位爆炸威力超過鈾235和鈈239的4倍,而且因為沒有臨界質量的限制,氫彈的威力理論上可以無限疊加,但是受制於投射平臺的運載能力,氫彈的重量實際上也存在一個上限。人類製造過的威力最大的氫彈為著名的沙皇炸彈,也被稱為大伊萬,它的威力達到了史無前例的5000萬噸TNT當量,但是重量也突破天際,達到驚人的27噸,而這也幾乎已經是人類核武器的極限!


(廣島長崎原子彈和沙皇炸彈的威力對比)


軍武吐槽君


一枚原子彈的殺傷面積並不大。

先說大的,美國在1952年的時候進行了一次引爆兩枚核彈的核試驗——常青藤行動。

在其中引爆了一枚氫彈Ivy,和另外一枚原子彈king。

為什麼提到king,這枚代號叫做國王的核彈是一枚量產核彈,正式編號是MK-18。

重量3900千克,當量50萬噸。

MK-18的外形很像美國的MK-6核彈。

實際上,MK-18是MK-6核彈的升級版本,用60千克高純度的鈾-235取代了原本MK-6內部的鈈核心。

如果熟悉數據的粉絲,應該知道這枚核彈的重量和美國投下的第一枚原子彈小男孩相差不多,而“小男孩”當年內部的鈾-235裝藥量達到了64千克,比King還多了4千克。但King達到了50萬噸的TNT當量。這得益於King採用了內爆式起爆方式,使核材料的利用率大幅度提高。King(MK-18)也是人類歷史上當量最大的純裂變彈(原子彈)了。


說威力:

得益於計算機仿真程序的功勞,我們可以很直接的在系統上模擬一枚核彈爆炸所產生的威力和範圍。

最簡單的公式則是 :

其中T為萬噸當量,R的單位為公里。

這樣我們可以簡單的計算50萬噸的原子彈爆炸的時候直接殺傷距離為3.68公里,波及範圍達到94平方公里。


實際上這個範圍並不大。同時,要知道的是,一枚1萬噸的原子彈爆炸殺傷距離也可以達到1.49公里,殺傷面積為6.97平方公里,實際殺傷面積只差了7.5倍不到。


這裡的一個主要原因就在於殺傷半徑是和當量的三次方根成正比。這樣也就帶來了一個很重要的觀點,過大當量的核彈收益和付出是不成正比的。

因此即便現在人們已經普遍裝備了氫彈的前提下普遍核彈的當量也就是幾萬噸到50萬噸左右。所謂的300萬噸甚至一千萬噸的核彈,大多數並不是攻擊城市目標所使用的武器。——它們是用來炸對方的發射井的。


但即便現在核彈的殺傷範圍沒有做的很大,也足以殺死在殺傷範圍內的大多數人。


軍武數據庫


二戰後期也就是1945年8月,美國前後兩次在日本的廣島與長崎投下“小男孩”和“胖子”兩枚原子彈,結果直接促成了當時日本政府的投降決定。而事後兩地死傷之慘烈讓整個世界為之一震,這是核武器首次用於實戰,其威力之巨讓世界諸國在戰後紛紛上馬核試驗項目,並在一定程度上影響了聯合國常任理事國的選舉——當今五大常任理事國都是具備成熟核打擊技術的國家。

那麼,一枚原子彈的殺傷範圍究竟有多大呢?首先我們要了解核武器的殺傷並不同於常規武器的點對點殺傷,其殺傷破壞程度按照作用時間長短可以分為五大因素:在爆炸瞬間核反應迅速,微秒級別即可完成並通過光輻射、衝擊波、早期核輻射、核電磁脈四種因素對範圍內目標進行瞬間破壞殺傷,以及作用時間可以達到數月數年以致更長時間的後期放射性汙染,這也就是核彈爆炸後當地長時間被禁止進入的原因。

不同的原子彈會因為其所承載的炸藥量的不同,殺傷範圍也有所差異,正常情況下,原子彈殺傷範圍和爆炸當量成正比。以實際當量15000噸的“小男孩”原子彈為例,根據國際標準計算公式:殺傷半徑=1.493885 × 爆炸當量^(1/3)進行計算後可知,這枚核彈的殺傷半徑為1.71千米。

之所以產生如此巨大的威懾效果,和我們之前分析的後期殺傷能力有直接關係。當今核武器當量早已超過萬噸級別,廣島長崎兩地死傷的數十萬條生命也在不斷地警示後人:避免戰爭,和平發展才是穩步前進之路。



HelloNorth


原子彈屬於早期裂變型核武器,殺傷面積相比於第二代的氫彈來說非常小。在核武器剛剛誕生的那個時期,原子彈是作為戰略核武器使用,但是到了冷戰中後期低原子彈已經只能作為戰術核武器對前沿裝甲地域實施核突襲。而美國則在80年代將裂變武器直接退役,只保留當量不等的聚變武器,也就是我們所說的氫彈。而目前世界上只有以色列、巴基斯坦、朝鮮這些“非法擁核國”將原子彈作為主力戰略核武器,因為他們沒有氫彈技術。

核武器的攻擊範圍其實是有跡可循的,其有效殺傷半徑(人員裝備90%以上損毀)和有效殺傷面積

  • R=C*爆炸當量^1/3(C取1.493885)
  • S=πR^2

這樣計算,1枚1.5萬噸級原子彈有效毀傷半徑為1.9公里,有效毀傷面積為11.33平方公里。10萬噸級的原子彈有效毀傷半徑為3.22公里,有效毀傷面積33平方公里。可以看到毀傷半徑和毀傷面積並不是與當量呈完全正比關係,只是正相關。下圖1-3為模擬“小男孩”對廣島原子彈爆炸燬傷,網絡上對於廣島原子彈的認知是“廣島被徹底摧毀”。實際上,投擲在廣島的1.5萬級“小男孩”只是對廣島相生橋附近予以完全摧毀,以空爆的方式對建築物的損害只達到1.67公里(5psi),此範圍內大多數建築物都倒塌。而超壓能打破“震碎”玻璃的距離則只有4.52公里,覆蓋範圍則為64.1平方公里。

如果我們將上面的1.5萬噸級“小男孩”模擬投放到現在的東京都,可以看到對整個東京來說毀傷面積是在是太小了。放大到圖2這樣,其實完全覆蓋範圍只有十幾個街區這麼大。

雖然在爆心附近的核輻射、衝擊波、光輻射有著極強的殺傷力,但是這三者是隨著距離大幅度衰減的。下圖為1枚50萬噸級核武器(氫彈)超壓與距離之間的關係,可以看到爆心1.4公里為30psi,而到了3.5公里則衰減到5psi,5.7公里則進一步降低到2psi。而洲際核導彈的發射井可以抵禦近2000psi的超壓,也就是說核武器必須精準的在發射井上方爆炸才能保證爆心極高的超壓摧毀發射井,否則偏離太大超壓急劇下降並不能達到完全摧毀對方固定發射井的能力。這就是為什麼洲際彈道導彈和核轟炸機對核武器投放有極高精度要求的原因。所以不要認為核武器的衝擊波會無限的向外延伸,這些殺傷方式都是隨著距離而極度衰減。

裂變的原子彈當量也是有大有小的,地爆空爆所產生的殺傷範圍也是有所不同。目前世界上最大的裂變原子彈是美國在1952年11月15日由B36轟炸機投放的MK18“國王”,在串聯多個裂變核心的情況下達到50萬噸TNT當量,重量7.8噸,已經達到裂變武器最高當量極限。同樣投放到東京,他的有效殺傷範圍比“小男孩”大的多,以空爆的方式對建築物的損害達到5.58公里(5psi),面積達到97.8平方公里。而“震碎”玻璃的範圍咋達到15.7公里,面積773平方公里。

然而像“小男孩”這種級別的原子彈直接用於雙方交戰,其覆蓋範圍只夠2個裝甲營的集結地域,一定程度上淪為戰術核武器。而“國王”雖然能到50萬噸當量,但是自重達到7.8噸,不具備核導彈投送能力。相比於“國王”,美國的W88型聚變武器(氫彈)爆炸當量47.5噸,但是連帶重返大氣載具的總重量不過360公斤,爆炸和投送效率大大提高。所以五大常任理事國都不再將早期的裂變彈作為戰略性核武器使用,都是以效率更高的氫彈及其變種三相彈作為戰備值班的戰略性核武器。


雛菊西瓜Peterpan


由於制約原子彈殺傷範圍的因素較多,在實戰中原子彈的殺傷範圍究竟多大,需要具體情況具體分析。原子彈的殺傷面積的大小會受到很多因素的影響,其中原子彈當量的大小,原子彈的爆炸方式,核爆炸產生的爆炸威力,光輻射範圍和核輻射範圍以及被轟炸地區的地形特點都會影響到原子彈的殺傷範圍。原子彈的當量越大,爆炸的威力也就越大,產生的光輻射和核輻射都會更強,殺傷範圍和殺傷效率也會大大提升。一枚2萬噸當量的原子彈,肯定不如20萬噸當量的原子彈投放在同一地點造成的殺傷範圍更大。



而原子彈的爆炸方式不同,對於原子彈殺傷範圍和殺傷力也會產生一定的影響。拿美國在1946年的海上核試驗來看,美軍先在空中投放了一枚原子彈,用來轟炸停留在海上的退役軍艦。結果這枚原子彈的戰績非常一般,只不過擊沉了5艘噸位較低的艦艇,根本沒有達到人們預想中的效果。之後美軍從水下試爆了一枚原子彈,這枚水下原子彈的戰績非常出色。擊沉了包括兩艘戰列艦,一艘重型巡洋艦,一艘航母在內的十艘艦艇,這次測試也說明原子彈的轟炸方式不同,產生的威力和殺傷範圍差距甚大。



被轟炸地區的地形也是決定原子彈殺傷範圍的一個重要因素,在廣島原子彈爆炸時期,因為廣島屬於平原地形,遭到的核輻射和光輻射的擴散範圍比較大,死傷的人數非常多。而長崎處於三面環山一面環海的特殊地形中,在遭到轟炸後核輻射的擴散範圍受到了地形的限制,長崎的死亡人數要遠低於廣島。


核爆炸的威力主要受原子彈的當量和裂變程度影響,在爆炸的一瞬間,核武器裂變的程度越高,造成的爆炸威力也就越大。早期的核武器裂變程度都比較低,造成的威力也比較有限,假如現在投放一枚同廣島原子彈當量相同的核彈,造成的爆炸威力和殺傷範圍肯定會大大增加。光輻射主要受地形和天氣的影響,能夠影響光線傳播的因素,都能夠影響光輻射的範圍。

核輻射是核爆炸後持續時間最長的殺傷方式,也是擴散範圍最廣的一種殺傷方式。影響核輻射殺傷能力的因素有很大,除了地形和核武器當量外,氣流變化也是影響核輻射傳播的一個重要因素。氣流變化對於核輻射的殺傷能力是把雙刃劍,氣流能夠把核輻射帶到更遠的地方,但是也會降低核輻射的濃度,減弱核輻射的殺傷能力。假如原子彈當量足夠,氣流比較適合核擴散,又不會過分稀釋核輻射,被轟炸地區處於平原,那麼核武器將能夠達到最大的威力。


軍武小咖



單顆原子彈爆炸半徑沒有明確的標準,因為取決於很多事情,包括那天的天氣,被引爆的時間,擊中的地理佈局,以及是在地面還是在空中爆炸。 但是總的來說,原子彈爆炸有一些可預測的殺傷範圍。 大約35%的核爆炸能量以熱輻射的形式釋放。當熱輻射以接近光速的速度傳播時,第一個擊中你的是炫目和熾熱的閃光。 閃光本身就足以導致所謂的閃光失明,一種可以持續幾分鐘的暫時性失明。



考慮一枚100萬噸級的核彈,它比廣島爆炸的原子彈大80倍,但威力比許多現代核武器小得多。 對於這樣大小的核彈,在晴朗的日子裡,21公里以外的人會經歷閃光失明,而在晴朗的夜晚,85公里以外的人會暫時失明。 對於那些離爆炸更近的人來說,高溫是一個問題。輕度、一級燒傷可能發生在11公里以外,三級燒傷——那種會破壞和起泡皮膚組織的燒傷可能會影響到8公里以外的任何人。 如果人們不立即接受醫療護理,覆蓋身體24%以上的三度燒傷可能會致命。 這些距離是可變的,不僅取決於天氣,還取決於你穿的衣服,白色的衣服可以反射爆炸的能量,而深色的衣服會吸收能量。 然而,對於那些不幸成為爆炸中心的人來說,這沒有什麼不同。



廣島原子彈爆炸現場附近的溫度估計為300000℃,比屍體火化時的溫度高300倍,因此人類幾乎立即被還原為最基本的礦物質。 但是對於那些離爆炸中心稍遠的人來說,還是有一定幾率存活的。 核爆炸釋放的大部分能量都在爆炸中,爆炸將空氣從爆炸現場擠走,造成氣壓的突然變化,從而壓碎物體並推倒建築物。 在1兆噸炸彈半徑6公里內,衝擊波將對所有兩層建築的牆壁產生180噸的力,風速為255公里/小時。 在1公里半徑內,峰值壓力是這個數值的四倍,風速可以達到756公里/小時。 從技術上來說,人類可以承受這麼大的壓力,但是大多數人會被倒塌的建築壓死。



如果你以某種方式倖存下來,仍然有輻射中毒需要處理,還有核輻射。輻射對地球的持續影響比你預期的要持久。 同樣,所有這些都是假設的,有國際條約來阻止核武器的擴散,所以我們希望永遠不需要真正瞭解這些信息。 現在100萬噸核彈幾乎不是標準的,有史以來測試過的最大的核武器是5000萬噸沙皇炸彈,它落在俄羅斯的新地島上,釋放的能量大約相當於3333枚廣島原子彈的總和。


軍機處留級大學士


美國投向廣島的小男孩原子彈的當量一萬三千噸TNT就把廣島方圓三十里內化作灰燼,如果當量再大覆蓋的面積更大,只因是初型加之當時科技水平所限也只能造出小男孩的原子彈。現在的原子彈當量都在十萬百萬上千萬噸TNT當量,所覆蓋的面積由當量來決定。以我國的第一顆原子彈為例,其半徑五十公里內每隔五公里的坦克汽車水泥建築牛馬羊豬等,在原子彈爆炸後都消失的剩下灰了,熱輻射,光輻射,衝擊波下的大地寸草不長,其威力少說十萬噸當量。原子彈是震攝用武器,哪國也不敢冒天下大忌使用原子彈,因為原子彈沒有贏家。


硯田劍影



用“灰飛煙滅”來形容一個人瞬間消失不足為過,用來形容一座城市瞬間成為一片死海,一片廢墟也同樣不足為過,這便是原子彈時代、核武時代的威力,同樣這也是人類自己開啟的潘多拉魔盒,唯一不同的是,大家早料到結果,更知道結局,但卻從未停下過腳步。


原子彈的威力,我們只是想象中的恐怖,但是它的破壞力究竟如何,這是誰也未曾見過的。

但即便如此,閉上眼睛,原子彈爆炸沒見過,TNT大家總能耳熟能詳吧,威力足以讓我們膽戰心驚,光聽那個名字“TNT”,這個所有武器彈藥的根本,小到手榴彈輕鬆一炸,房倒屋翻;大到彈道導彈,比如我們的東風21,據說一枚輕鬆送敵人重型航母去海底,重型航母是個什麼概念,十萬噸的龐然大物,瞬間消失。



而這些在原子彈的威力面前就成了螞蟻和鯨魚,地球與太陽之間的差距了。

原子彈的出現,徹底改變了世界的格局,改變了人類的歷史,自此,人類邁向了自己挖掘的無底深淵。

原子彈的爆炸威力是用我們之前所說的“TNT”當量來衡量的。“TNT”當量是個什麼概念呢?就是說原子彈爆炸的總威力,用能夠釋放同等威力的“TNT”炸藥來衡量,也就是我們所知道的“TNT”當量。


以上說明了原子彈的威力。

這裡用一次人類歷史上原子彈唯一的實戰來作為結束語,那就是“小男孩”和“胖子”這兩枚原子彈。

第二次世界大戰的1945年8月6日,為逼迫日本無條件投降,美國在日本廣島投下了人類歷史上的第一枚原子彈,這就是“小男孩”,其威力相當於15000噸“TNT”的威力,瞬間令這座740平方公里的日本城市變成了人間煉獄。只此一枚,就使廣島死亡20餘萬,整座城市成為了一片廢墟。


1945年8月9日,第二枚原子彈“胖子”光臨日本長崎,長崎面積406.4平方公里,同樣就這一枚,令這座城市變成了一片廢墟,近40%、8.6萬人死亡,之後死亡人數不計其數。

這是至今人類歷史上僅有的兩次原子彈的實戰攻擊,但足以證明原子彈的威力,正所謂小炸彈大威力。
關注冰雹藍天,敬請批評指正!


冰雹藍天


許多博主引用這個公式:

原子彈裂殺傷範圍(半徑)= C × 爆炸當量^(1/3),C為固定值:1.493885

這個當然沒有錯。

但是,原子彈的殺傷力絕對不是簡單的物理公式所能表達出來的。以10萬噸級當量原子彈爆破為例:當量為10萬噸時,有效殺傷半徑=1.493885 * 10^(1/3)=3.22千米,有效殺傷面積=pi * 3.22 * 3.22=33平方千米。

但是,原子彈爆炸,從核爆中心的簡單炸燬,到衝擊波,到光輻射、到貫穿性核輻射,尤其是後續的放射性汙染。對人類的驚嚇卻是無與倫比的。不要說小城市,就是當今的世界大城市紐約、倫敦、東京、巴黎、柏林等,只要遭到一枚10萬噸核彈的攻擊,這就不是上述公式計算出來的33平方公里的殺傷面積問題,而是整個大城市被廢棄的問題,人類驚恐下放棄的面積,恐怕是3300平方公里,甚至更多。切爾諾貝利核電站事故就是鮮活的例子。日本大阪、長崎被炸時,人們對原子彈的威力還不夠了解,以至於爆炸後,很多軍人、警察沒有任何防護情況下衝進去救人,後來這些救人者、被救者都先後死於核輻射。切爾諾貝利核電站事故時,軍方全副武裝情況下,為了封死未爆核燃料,每人堅持4分鐘。後來這些軍人多數也死於核輻射帶來的疾病。以今天的核技術,如果再發射原子彈爆炸(不管是被攻擊還是自爆),恐怕政府要做的重點是趕緊疏散未亡居民,而不是計算殺傷面積,去僥倖利用殺傷面積外的城市。

好了,說了那麼多,我不是挑戰上述原子彈殺傷半徑與面積公式,而是強調,基於人類對核爆的心理陰影,無論多麼大的城市,只要遭到10萬噸以上原子彈的攻擊,這個城市就報廢了,不管這個城市是330平方公里,還是3300平方公里!

所以,真正的殺傷力是:物理殺傷力+人類的心裡殺傷力!

希望原子彈永遠不要再用於戰爭!


業餘參謀長


原子彈的當量不等,殺傷力自然也不相等。當年美國在日本廣島投放的原子彈屬輕量級的,當量大約在十萬噸?殺傷面積大約在一二百平方公里的範圍,我國第一顆原子彈的當量超過百萬噸,前蘇聯試驗爆炸的一顆氫彈當量約在五千萬噸。以上數字老朽己記不清了,如有誤差請見諒!


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