核武器

点击量:137 来源:www.baijia520.com

冲击波的破坏

日本广岛在原爆之后

核弹的主要的破坏力来自于冲击波效应。绝大多数的建筑(除特别加固和抗冲击结构的工事),将受到致命的摧毁。冲击波的速度将超过超音速的传播,而他肆虐的范围会随着核武器当量的增加而增加。两种相似又不同的现象将随冲击波的到来而产生:

  • 静态超压:冲击波带来的压强急速升高,任何给定点的静态超压正比于冲击波中的空气密度;
  • 动态压强:即是被形成冲击波的疾风拉扯的效应,疾风会推动、摇晃和撕裂周围的物体。

大多数核武器空爆造成的破坏就是由静态超压和动态的疾风合成的效果。较长时间的超压拉动建筑结构使其变得脆弱,这时吹来的疾风再一举将其摧毁。压缩、真空和拉扯效应总共会持续若干秒钟,或者更长。而这里的疾风比世界上任何可能出现过的飓风都要更加凶猛。

热辐射

核武器的爆炸会伴随有大量的电磁波辐射爆发,分布在可见光波段,及红外的和紫外的波段上。主要的伤害机制是造成灼伤及对肉眼的伤害。在晴朗的天气下,作用范围可超过冲击波。辐射光的能量是如此之强,它可以在冲击波留下的废墟中再制造一场大火。而热辐射所作用的范围,随武器当量的增加而显著地增长。

由于热辐射线是以直线传播的,所以任何不透明的物体都可以成为有效的壁垒阻止其传播。但是,如果空气中有雾气,这些小水珠可以散射辐射线使其向四面八方传播,于是所有的壁垒都会显著地丧失作用。

当热辐射线作用于一个物体时,部分的能量会被反射,部分被传导和转化掉,而剩下的会被吸收。吸收的比率取决于物体的特性和颜色。一个薄片状的物体可以将大部分的能量传导掉,同时浅颜色的物体可以反射许多辐射,它们受到的伤害都会小一些。对辐射线的吸收造成温度在表面的迅速升高,例如木材、纸张、织物等都会被点燃和烤焦。如果恰好这种物质是不良导体,那么加热现象只会在表面产生。

事实上,物质是否被点燃还仰赖于热辐射持续的长短,物质的厚度和包含的水分。在近距离上,所有的物质都会被加热蒸发,而在最远的距离上,只有最容易点燃和最脆弱的物质才会受到伤害。火灾并不一定只是热辐射线产生的,冲击波造成的混乱气流,也可能诱发大火。在广岛原爆中,就有一场空前巨大的火灾,持续了20分钟。火焰加热空气使其上升,周围的空气填补这一真空,造成持续的指向爆心的强风。然而这种现象并不是核爆炸所特有的,在二战的大轰炸中,大量的燃烧弹或经常发生的森林火灾中的烈焰也能造成大风。

电磁脉冲

人类首次用于实战的核武:“小男孩”

γ射线通过康普顿散射效应将电子反冲加速,得到高能的电子。这些电子被地磁场捕捉,在地表以上20到40公里的高度上产生共振。周期性振动的电子即可产生连续的电磁脉冲(EMP),持续大约1毫秒。下一个持续大约1秒数量级的效应是,大量的长条形的金属物体(如电缆),在电磁波通过时会像天线一样工作并产生高压。这些强大的短暂的高压,可以摧毁未经屏蔽保护的电子设备甚至是电线本身。但这种可怕的电磁脉冲对生物的影响人们却不甚了了。另外灼热的空气破坏了电离层,也会使无线电通讯受到影响。

唯一能够保护电子设备不受脉冲摧毁的措施是将其完全包裹在良导体内,或别的形式的法拉第笼内。当然,对于无线电通讯设备来说这是不可能的,因为它将收不到任何讯号。最大当量的核弹被用来实现大面积的,甚至是洲际范围的电磁轰炸。

原始粒子辐射

核弹空爆中,以最原始的粒子和γ射线形式辐射掉了。裂变弹和聚变弹的中子辐射有很大不同。然而γ辐射的结构,无论是在这类爆炸式的核反应中,还是短半衰期的物质衰变中都是类似的。核反应粒子辐射随距离衰减快的原因,一个是它们的散布面积正比半径立方,强度即正比半径立方的倒数,一个是它们被大气强烈地吸收和散射。

粒子辐射的结构也与距离有关,在近爆心的地点,中子辐射强于γ辐射,但随着距离的增加,中子-伽玛比将减小。最终,中子成分与γ成分相比即可忽略。要注意的是,上述的这些距离,并不随爆炸当量的增加而有十分显著的变化。因此,越大当量的爆炸中,原始粒子辐射的效果就越不显著。在大块头的核弹中,譬如大于50kt,冲击波和热辐射的威力使得粒子辐射机制相形见绌,以至于被忽略。

辐射尘

比基尼海滩的核试在当地留下大量辐射尘

剩余的放射性物质通过两种效应造成杀伤力:辐射尘和中子感应机制,剩余粒子放射线从下列物质中产生:

  • 裂变产物。裂变产物是由铀或钚在裂变反应中产生的中等质量的同位素。在裂变反应中,实际上产生的产物有超过300种。大多数是放射性的,且半衰期的长短不一,区别很大。短则几分之一秒,长则在数年内都有致命的放射性。它们衰变的经典机制是释放β和γ射线。1千吨的当量中,有大约60克的放射性裂变产物。引爆一分钟之后,裂变产物的放射性等同于3千万公斤的镭同时衰变,也就是大约1.1泽它贝可。
  • 未裂变的装药。裂变物质的利用,在核武器中可谓是很不充分,大量的铀和钚在裂变前就被炸得四分五裂。这些核装药,以α衰变的形式缓慢地辐射,而它们的重要性也相对较小。
  • 中子感应效应。当一个原子核在中子爆发的时候捕获了中子,作为一种已知的必然机制,它将变为放射性并在较长的周期内放射β和γ射线。中子爆发作为最原始的核放射线,必将引起残留的中子感应效应。另外,环境物质,如土壤、空气和水,也将被感应激发,这取决于它们的化学成分和距爆心的距离。举例来说,在近爆心的地区,土壤中的矿物质由于中子爆发会变成有致命放射性的同位素。这是由于多种元素具有中子俘获能力,像钠、锰、铝和硅这样的元素,都存在于土壤中且参与了中子感应效应。但这种效应并不重要,因为它只限于很有限的一块区域内。

在近地面的爆炸中,大量的土壤或水分将被火球加热蒸发,上升成为放射云。这些物质凝结后,由于混合了裂变产物和中子感应产物,将变得具有放射性。较大的颗粒将在24小时内沉降到爆心附近(也与风速和天气有关),而较小的颗粒有可能会在全球大气系统中漂流数周以至数月。一些当地沉降物覆盖的面积会远远大于热辐射和冲击波的范围,特别是在大量的核爆中。在水面附近的核爆中,辐射尘颗粒将较小,下落的比例将较小,而分布的面积就会比较广大。大量海水中的盐和一些水分,可以作为凝结核,引起当地的降雨从而使当地的核沉降大大增加。

全球放射性沉降的生物学破坏作用是由长半衰期的同位素在生物体内的富集主导的。像锶-90或铯-137这类元素,通过食物等进入人体。化学上,这些同位素和钙很像,他们会被误认为钙,而被吸收并沉积在骨骼中。这些高放射性的物质将会造成例如像白血病一类的放射性疾病。全球沉降的个体伤害效果毋庸置疑是小于当地的辐射尘。

在普遍的情况下,冲击波和热辐射的杀伤将远大于放射线的伤害。但是,放射线的辐射伤害比冲击波和热辐射更加复杂,人们对它也存在误解。各式各样的生物变异将在辐射区内的动物中发生。全身摄入高剂量放射性元素的个体将会立即死亡,其他摄入剂量较少的个体将会苟活,但也会随后来的并发症而死去。

武器的投送

广岛和长崎是目前全世界仅有的两座遭受军事核打击的城市

战略核武器常指用来摧毁战略目标(如城市)的大当量核武器;战术核武器是指用于摧毁小型的特定目标(如军事、通讯或永备工事等目标)的较小的类型。以现代的眼光来看,在广岛和长崎投放的原子弹只能算是战术核弹(当量分别为13和22千吨),同时现代的战术核弹比之又要紧凑和轻巧。核武器的基本投放方式有:

  • 自由落体炸弹:早期的核武器太大了,他们只能被B-29等飞机运载和投放,但在1950年代中期,可由战斗轰炸机搭载的较小型的核武器被研制出来。这种新型空基的自由落体炸弹运用了多种新技术,包括翻滚轰炸 (Toss bombing),伞降投掷(parachute-retarded delivery),卧倒模式(laydown mode),以保证给予载机足够的逃离时间。
  • 弹道导弹:弹道导弹采用抛射物弹道飞行,通常用于超视距的弹头投送。机动弹道导弹具有十到上百公里的射程,洲际弹道导弹和潜射弹道导弹,每颗导弹可携带一打弹头,而每个弹头的当量下降到数万到数十万吨级。这样一次发射就可威胁多个目标,或对一个目标造成更有效的打击。
  • 巡航导弹:这种导弹使用喷气发动机或火箭发动机提供动力,以低空巡航的方式飞行,使用自动导航系统(基本上是惯导,但也有GPS导航和雷达中继制导作为辅助),虽然只是低速和大气中飞行,但新式巡航导弹以低飞进入普通陆基雷达的盲区所以突防能力比早年的前辈V-1火箭更强。巡航导弹的射程较之弹道导弹要近,且携载能力也要差一些,当今也没有服役的多弹头巡航导弹。导弹可从潜艇、舰船及飞机上发射。

其他可能的投送方式包括榴弹炮的核炮弹、核地雷(蓝孔雀)、核深水炸弹、核鱼雷、核迫击炮弹。 50年代,美国研制了用于空中截击的无控空-空火箭箭载小型核弹头,装备于F-106截击机,但其在1960年代就基本退役,而核深水炸弹也在1990年代退役。可由两人携带的小型战术核弹也已研制成功,被一些媒体夸张为所谓的手提箱炸弹,它被称为“特别打击核武库”(“Special Atomic Demolition munition”)。尽管如此,人们还在追求当量与便携性的最佳整合,以达到最大的军事效用。

传统上一个国家具备战略轰炸机、陆基核弹道导弹、弹道导弹潜艇的三栖投放方式,称为核三位一体,目前严格来看只有美国、俄罗斯。中国、印度有潜力成为下一个具备此能力的国家。

流行文化中的核武器

核武器已变成一种流行文化,二战之后的时代也被人称作原子时代。安迪·沃霍尔将原子弹惊人的能量和末日般的视觉效果作为作品《原子炸弹》的主题,于1965年搬上了银幕;詹姆斯·罗森奎斯特拍有电影《F-111》,格利高里·格林对原子弹嘲弄也成为经典;艺术家詹姆斯·阿考德试图用铀来制作他的作品。

电影

许多的电影都致力于表现核战争及其恐怖的威胁。核武的电影用途是解决原作设定中能力过强、造成结局几近无解的怪物,例如《芝加哥打鬼》等:

  • 《海滩》(On the Beach 1959)
  • 《奇爱博士》(1964)
  • 《失败的安全》(Fail-Safe 1964)
  • 《游戏战争》(The War Game 1966)
  • 《盗日者》(Taiyo o nusunda otoko / The Man Who Stole the Sun 1979)
  • 《起风》(When the Wind Blows 1982)
  • 《圣约》(1983)
  • 《明日》(1983)
  • 《战争游戏》(WarGames 1983)
  • 《魔鬼终结者2》(1984)
  • 《线索》(Threads 1985)
  • 《奇迹一英里》(Miracle Mile 1988)
  • 《曙光》(1990)
  • 《真实的谎言》(1994)
  • 《断箭》(1996)
  • 《天煞-地球反击战》 (1996)
  • 《和平制造者》(The Peacestealer 1997)
  • 《恐惧的总和》(2002)
  • 《未来战士3:歼灭者TX》 (2003)
  • 《恶灵古堡2:启示录》(2004)
  • 《复仇者联盟》 (2012)

小说

核武器也常常是科幻小说的主角。连锁反应和核弹最早就曾被科幻小说家克利夫·卡特梅尔作为1944年作品“最后通牒”的主要内容,以至于他不幸地被联邦调查局列为嫌疑犯,怀疑他泄露曼哈顿工程的计划。甚至早在1914年H·G·威尔斯的小说《解放的世界》(The World Set Free)就有提到“原子炸弹”一词,当时科学家们已经发现了放射性衰变并估计到了其中所可能蕴含的能量。在威尔斯的小说中,所谓的原子弹不同现实后来的发展,便是可以做得很小,小到可以手从飞机投掷。而所引起的爆风可以维持较长的时间实际破坏范围比现实超小型核地雷大得多很大,但没有强烈的闪光和高热,更不涉及辐射和污染问题。就连原子弹本身也曾被拟人化,代表那些成熟、眼光敏锐、不拘小节、精力旺盛和深刻的人。

争议

参见:关于核武器的争论

伦理

在第一颗核武器被发明出来之前,参与马特兰计划的科学家们就针对该种武器的使用持不同看法。在日本领土投下的两颗原子弹所起到的作用和美国针对这两颗原子弹所持的“道德理由”已经被公众和学者讨论了数十年。关于国家是否应该持有或实验核武器的话题已经持续了数年,并引起了全球的争议。

公众反对

和平运动出现在日本。1954年,他们聚集起来组成一个“日本反原子弹和氢弹委员会”。日本人对于在太平洋地区实验核武器的反对是广泛的,“据估计有3千500个请愿签名被收集起来,呼吁禁止核武器的研究和发展。”

在英国,第一次由核裁军运动组织的奥尔德玛斯顿游行于1958年的复活节举行。根据核裁军运动组织的统计,几千名民众参与了持续4天的游行,从伦敦的特拉法加广场一直到靠近伯克希尔的奥尔德玛斯顿的核武器研究基地,以表达他们对核武器的反对。奥尔德玛斯顿游行一直举办到20世纪60年代晚期,上万名民众参加了为期4天的游行。

1959年,发布在《原子科学家公报》上的一封信成为一场成功停止原子能委员会在离波士顿19公里的海中倾倒放射性垃圾运动的开始。1962年,鲍林因在阻止核武器大气实验和推动“禁止原子弹”运动方面的努力,被授予诺贝尔和平奖。

1963年,许多国家加入限制核武器大气实验的《部分禁止核试验条约》。1968年首次签署《不扩散核武器条约》。放射性垃圾的议题变得不再那么重要,反核武运动在数年内逐渐消弱。1980年代,对核武器战争的恐惧重新在美国和欧洲兴起。

虽然国际社会对核武器的消减作出许多努力,但核武器的威胁始终存在。2000年不扩散条约审议大会上与会代表认为,目前“关于核武器能力应增加更多的透明度,减少核武器对安全政策的作用。”2003年,朝鲜民主主义人民共和国退出《不扩散核武器条约》,引起国际社会关注。

红十字国际委员会认为,需要“在有关核武器的讨论中,重点突出核武器给人类造成的惨痛代价以及国际人道法的基本规则。这就意味着要提醒每个人注意到核武器给人类造成的极大风险,促使人们意识到眼前的机遇,并对那些明显有助于消除核武器的措施提供支持。”

原文链接: http://www.baijia520.com/c520/2n1cj.html