核爆毁伤半径:一颗核弹能波及多远
核武器并没有唯一的毁伤半径。一次爆炸会同时画出好几个圈,每个圈代表一种不同的伤害:火球、建筑倒塌、裸露皮肤的烧伤、窗玻璃破碎。这些圈的大小主要取决于当量,但增长速度远比当量慢。一件比广岛原子弹强一千倍的武器,波及范围并不是一千倍,而只是大约十倍。
下表列出了从20吨的炮弹到5000万吨的沙皇炸弹等各类武器的主要毁伤半径。数据来自模拟器所用的同一模型,按能让严重破坏覆盖最大面积的高度空爆计算。
| 当量 | 例子 | 火球 | 严重破坏 20 psi | 房屋倒塌 5 psi | 三度烧伤 | 窗户破碎 1 psi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20吨 | 「戴维·克罗克特」炮弹 | 13米 | 80米 | 190米 | 160米 | 590米 |
| 1.5万吨 | 广岛 | 180米 | 0.7公里 | 1.7公里 | 2.0公里 | 5.4公里 |
| 10万吨 | 潜射W76弹头 | 390米 | 1.3公里 | 3.2公里 | 4.6公里 | 10公里 |
| 30万吨 | 典型现代弹头 | 600米 | 1.9公里 | 4.7公里 | 7.5公里 | 14.5公里 |
| 80万吨 | 「白杨」或「萨尔马特」弹头 | 880米 | 2.6公里 | 6.5公里 | 11.4公里 | 20公里 |
| 120万吨 | B83炸弹 | 1.0公里 | 3.0公里 | 7.4公里 | 13.6公里 | 23公里 |
| 1000万吨 | 「常春藤·麦克」 | 2.4公里 | 6.1公里 | 15公里 | 34公里 | 47公里 |
| 5000万吨 | 沙皇炸弹 | 4.6公里 | 10.4公里 | 26公里 | 60公里 | 80公里 |
怎样读这些圈
工程师用超压来描述冲击波造成的破坏,也就是空气压力高出正常值的部分,单位是磅每平方英寸(psi)。在20 psi,连钢筋混凝土建筑也会倒塌,里面的人几乎无一幸存。在5 psi,普通房屋被夷平,美国国会技术评估局的伤亡模型把这一区域约一半的人计为死亡。在1 psi,建筑还立着,玻璃却撑不住,飞溅的碎片会在极大的范围内伤人。
烧伤圈的规律与冲击波圈不同。热量像光一样沿直线瞬间传播,所以能到多远,取决于空气是否清澈、路上有没有遮挡。晴天时,大型武器的三度烧伤半径会远远超出房屋倒塌区。雾霾、降雨甚至一座小山都能让它大幅缩小,这也是模拟器能够画出地形阴影的原因。
对大当量武器来说,早期核辐射的范围是最小的。30万吨的爆炸中,约500雷姆的致死剂量只延伸到2公里左右,远在完全摧毁圈之内。小型武器是例外:低于几千吨时,辐射圈比严重破坏圈还要大。
为什么当量大十倍,距离只多一倍左右
爆炸把能量散布到一定体积的空气中,而体积随距离的立方增长。因此,达到某一超压的距离随当量的立方根增长。当量乘以8,各圈扩大一倍;乘以1000,扩大十倍。热辐射的曲线略陡一些,因为更大的火球发光的时间也更长。
这正是现代核武库放弃巨型炸弹的原因。把十枚10万吨的弹头分散投在一座城市上空,总当量与一枚100万吨的武器相同,摧毁的面积却大得多。
空爆还是地爆
爆炸高度会改变整个图景。武器在目标上方很高处爆炸,对30万吨弹头来说约在2公里高空,冲击波会从地面反射并自我增强,5 psi圈因此比同一武器在地面爆炸时宽出大约一半。地爆要把一部分能量用于炸出弹坑,冲击波传得没那么远,但作为代价,它会扬起尘土,变成放射性沉降物。导弹发射井这类加固军事目标要用地爆打击,而在战争计划里,城市用空爆。
数字没有体现的
地图上的圈是平坦开阔地面上的平均值。真实的城市有能把整片街区挡住的山丘,也有既能阻挡又能把冲击波沿街道引导的高楼。热脉冲点燃的火灾可能连成火风暴,就像在广岛那样,把破坏扩展到圈外。任何一个圈都没有计入随后医院、道路和电网的瘫痪。请把它们当作对规模的感受。想看它们落在自家街道上的样子,就打开模拟器,选好城市和武器,然后点「引爆」。