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原子弹和氢弹,谁的威力大?如果只有原子弹,没有氢弹,世界会是什么样子?

misa2 03-04 4次浏览 0条评论

原子弹和氢弹,谁的威力大?

核武器是现在人类掌握的威力最大的武器,存在当量的概念,即相当于多少吨TNT炸药爆炸的能量。如果是同样质量的原子弹和氢弹,氢弹的爆炸威力更大,大约是原子弹的4倍。本文将具体叙述原子弹和氢弹的核反应原理以及他们的区别。

原子弹和氢弹

1945年,美国在二战最后阶段向日本的广岛和长崎投放了两颗原子弹,耀眼的闪光和巨大的轰鸣之后,二十余万人死伤,城市被夷为平地。

原子弹和氢弹,谁的威力大?如果只有原子弹,没有氢弹,世界会是什么样子?

从此,人们认识到核武器的巨大威力。二战之后,以美苏两国为首的冷战集团疯狂进行军备竞赛,原子弹数量和爆炸力直线提升。美国在日本投放的“小男孩”和“胖子”两颗原子弹不过是2万吨TNT当量,可是前苏联爆炸的沙皇氢弹却有5000万吨TNT当量。爆炸后的蕈状云宽达将近40公里,高达60公里,比珠穆朗玛峰还高7倍多;爆炸产生的热辐射甚至可以让远在170公里以外的人受到3级灼伤,爆炸的闪光还能造成220公里以外的眼睛剧痛与灼伤。

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质能方程

核武器为什么有这么大威力?它的原理是什么呢?

为了解释这个问题,我们首先要从1905年,物理学上第二个奇异年说起。

之所以说是第二个,是因为第一个物理学奇异年是1666年。在那一年,牛顿回到乡下老家躲避瘟疫,结果在很短的时间内,他就发明了微积分、发现了光的色散,并提出了万有引力的思想,奠定了近代数学、光学和力学的基础。人们认为这是前无古人后无来者的事,就把1666年称为牛顿奇异年。

然而,1905年,还是专利局小职员的爱因斯坦连续发表了六篇论文,阐述了分子动理论、相对论、光电效应等问题,这六篇论文,每一篇都在科学史上有举足轻重的地位。于是,后人将这一年称为爱因斯坦奇异年。

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在其中的一篇论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗》中,爱因斯坦阐述了他的观点:物体的能量与它的质量有关。这就是著名的质能方程:

其中E表示能量,M是物体的质量,而C表示真空中光速c=3×10^8m/s。

如果一个物体的质量M=1kg,按照这个方程计算,这个物体的能量有9×10^16J, 大约相当于2000万吨TNT炸药爆炸释放的能量。

但是,怎么从没见过1kg的物体有这么大威力呢?这是因为,只有在核反应过程中,质量发生亏损,才会释放能量。

链式反应

在20世纪初,人们已经认识到原子是由原子核和核外电子构成的。发现这种结构的科学家卢瑟福特别喜欢使用α粒子(氦原子核)轰击各种其他物质。

例如,在1917年,他使用α粒子轰击氮(N)原子核,产生了氧(O)原子核和质子(p)。

这是人类第一次观测到原子核的变化。由于这是人为使用一个粒子撞击原子核促使原子核发生变化,因此称为人工核反应。

1938年,德国科学家奥托哈恩第一个发现了铀的裂变反应。

他使用中子(n)轰击铀(U)原子核,发现了钡(Ba)元素,反应方程是

在这个反应中,一个中子入射撞击到铀原子核上,使铀235转化为铀236,又继而变为钡144、氪89和3个中子。如果铀的体积和质量足够大,那么这三个中子会继续和三个铀235进行核反应,形成九个中子…如此这般,就会形成一种“雪崩效应”,短时间内产生许多次核反应。

人们把这种反应称为“链式反应”。在这个反应过程中,质子和中子的总量并不发生变化,但是平均每个质子和中子的质量却减少了,也就是发生了质量亏损。根据爱因斯坦的质能方程,这一部分质量亏损会转化成相应的能量。

曼哈顿计划

当时,世界正笼罩在第二次世界大战的阴云之中。纳粹组织了以著名科学家海森堡为首的科学家团队,进行原子弹的研发。可是,进展却十分缓慢,原因之一是一大批有犹太血统的科学家,如爱因斯坦、赫兹等人,都被希特勒吓跑了,纳粹内部的内耗也相当严重,无法集中全部资源进行统一的研究工作。

在日本偷袭美国珍珠港之后,美国被正式卷入战争。美国已经是当时世界第一的工业强国,工业实力有目共睹,珍珠港事件又使得美国全国上下同仇敌忾。在得知纳粹德国正在进行原子弹研制计划时,许多美国军方的科学家都建议抢在希特勒之前研制成实用的原子弹。为此,他们怂恿爱因斯坦帮忙。

爱因斯坦是美籍德国犹太人,当时已经五十多岁了,在世界上享有巨大的声誉,纳粹上台之后他逃到了美国。他写信给罗斯福总统说:如果纳粹首先研制出原子弹,那对全世界都是一个灾难。在爱因斯坦的号召下,美国政府集合了以奥本海默为首的一大批科学家,开展了历时三年的曼哈顿计划。

在原子弹制造的过程中,最难的问题是如何将铀进行提纯。原子弹的原料铀235在自然界的铀中只占0.7%,其他的是它的同位素铀238。为了使链式反应能够发生,铀235的浓度必须达到某个值以上,这是因为如果浓度太低,裂变放出的中子无法撞击到下一个铀235原子核上,链式反应无法继续进行。曼哈顿计划大部分时间都在研究如何进行铀浓缩,到二战结束,美国提纯的铀也刚够制造一颗实验炸弹和两颗实战用弹。

不仅仅是铀的浓度要够高,铀的体积也需要够大,称为临界体积。因为原子核相比于原子非常小,如果铀体积不够,产生的中子很可能在原子核外的空间飞出去,链式反应也无法继续进行。

一个简单的原子弹模型如下:

在弹壳中有两块浓缩铀235,在二者之间有一块柱状铀棒,三者都没有达到临界体积,因此不会爆炸。在原子弹引爆时,柱状铀块上方的炸药爆炸,将铀棒推入两块铀之间,三者合在一起之后体积超过临界体积,原子弹爆炸。在铀块外面的中子反射层是用于反射中子,以减小临界体积。

原子弹的巨大威力造成了无差别攻击,使日本军人和普通民众同样承受了巨大伤亡。爱因斯坦获知这一消息之后后悔不已,说自己把原子弹从一个疯子(纳粹)手中夺下来,又交给了另一个疯子(美国)。

氢弹

不仅如此,二战之后,整个世界笼罩在核阴影之中。美苏等国家不光疯狂制造原子弹,更制造出一种威力更大的核武器:氢弹。

人们发现:氢元素的两种同位素氘(D)和氚(T)原子核距离非常近时,会变为一个氦(He)核和一个中子(n),核反应方程是:

在这个过程中,原子核质量会减少,,同时释放能量。

与同样质量的铀裂变相比,聚变放出的能量要大很多。太阳发光的核反应原理就是这样。

但是,要实现聚变,首先要将氘核和氚核之间的距离减小到10^-15m量级, 由于原子核之间带正电,这个过程需要巨大的能量。人们想到使用加热到几百万开尔文的办法引发聚变,因为在极高温度时,原子动能非常大,凭借巨大的动能原子核才可以克服库伦排斥力。

用什么办法才能获得这么高的温度呢?普通炸药是无法达到这个温度的。于是人们想到了原子弹。

一个简单的氢弹原理是这样的:在聚变材料内部,有普通炸药和铀235。引爆氢弹时,首先将普通炸药引爆,造成铀235聚集在一起,使之超过临界体积,原子弹爆炸。裂变反应释放的巨大能量产生高温引发聚变,聚变开始之后自身产生的热量就可以维持反应一直进行下去。氢弹爆炸时中心温度可达100亿度,比太阳的温度还要高。

冷战时,美苏两国储备的核武器可以把地球毁灭几十次,人们说:如果核战争爆发,那么下一次人类的战争可能只能使用木棒了。可也正是因为核武器有“同归于尽”的巨大威力,没有人敢轻易使用核武器,所以在日本遭受原子弹袭击之后,70多年来,核弹都没有再次应用于战场。

同时,人们利用核裂变技术制造了用于发电的核电站,相比于普通的火电站,核电站燃料消耗小,对环境的污染小,而且几乎是一种“取之不尽”的能源。

莫斯科时间1961年10月30日早上11时32分,苏联动用图-95轰炸机在北极圈新地岛试爆了高达5000万吨TNT当量的沙皇氢弹❕

时至今日,它仍是人类历史上威力最大的武器,没有之一,如果这样说你仍然无法判断它的威力,那么以下这些数据足以让你感受到这枚超级炸弹的恐怖❕

(氢弹爆炸腾起的蘑菇云)

首先,沙皇氢弹的威力约为二战末期美军投在日本广岛“小男孩”原子弹威力的3846倍,最为恐怖的是沙皇氢弹爆炸后导致整个欧亚大陆向南推移了七毫米,这足以说明它拥有摧毁这个世界的能力❕

(160公里外,拍摄的爆炸场景)

其次,沙皇炸弹爆炸时所产生的火球直径达4600米,腾起的蘑菇云的厚度为56公里,地球曲面都能看见❕

(核爆炸火球)

苏联试爆炸弹后产生的震动波绕了地球三圈,离爆心一千公里外的芬兰都这次爆炸震碎了很多玻璃,其威力不亚于小型彗星直接撞击地球,如果有一天它真的投入使用对谁都是灾难❕
鉴于它恐怖的威力,苏联人赋予这枚炸弹“伊万雷帝”的称号,这是俄罗斯历史上一位非常残暴的沙皇,故西方将此炸弹称为沙皇炸弹❕

这枚炸弹试爆成功后,赫鲁晓夫在联合大会上喊出了“也不看看现在的老大是谁❔”来恐吓整个西方世界❕

有研究发现,如果苏联将死人炸弹投在日本地震敏感地带,将会导致日本陆架结构损坏甚至沉入大海❕

如果只有原子弹,没有氢弹,世界会是什么样子?

谢邀,如果只有原子弹没有氢弹,第三次世界大战就早打起来了。

原子弹和氢弹虽然都是核武器,但是威力级别是不一样的。

世界上当量最大的原子弹是常青藤行动中引爆的一枚叫做“国王”的原子弹。爆炸释放出来的能量是50万吨TNT炸药爆发的能量。

这枚原子弹是用之前美国库存的Mk-6D核弹改制而成,在“国王”里面装有60千克的浓缩铀,而本身“国王”的重量达到了3.9吨。

之所以一枚原子弹可以爆发出这么大的能量是因为这枚核弹采用了新的92点内爆设计,把将近四个核弹紧紧的“帖”在了一起后的引爆结果——如果熟悉原子弹的读者应该知道铀-235的临界质量是15公斤,而这枚炸弹里面装入了60公斤的铀-235。虽然威力巨大,但是十分不安全。

所以说,“国王”作为迄今为止人类所引爆的最大的核裂变装置研究意义大于实战意义。也正因为如此巨大的原子弹不安全,所以人类制造的原子弹大多数也就是2-3万吨当量的级别。毕竟实验是实验,而真正用起来可没有那么多精准的实验条件和保障手段。

2-3万吨是不是够用了呢?不是说之前一枚1.6万吨当量的原子弹就毁灭了广岛吗?

有这样的想法的人就有点天真了,广岛的确是挨了一颗原子弹,但真正毁灭广岛造成巨大伤亡的并不是原子弹本身,而是核爆炸所引发的大火。

广岛有大量的木质建筑物,在核爆炸的高温下,仅仅用了20分钟就烧成了灰。而真正的核爆炸只持续了3.7秒就结束了。直接的杀伤范围也就只有1.8公里左右。

如果看当时的现场照片你会发现,距离爆心不远的钢筋水泥建筑虽然报废了,但依旧没有完全坍塌。

对于二战后大部分是钢筋混凝土为主要材料的建筑物,2-3万吨当量的杀伤力其实是有限的。

在研制出氢弹之后有一个不成文的界线来区分战略核武器和战术核武器,这就是当量,在3万吨以下的其实都是战术核武器,超过3万吨以上的核武器才是战略核武器。

3万吨的核武器是可以对城市目标形成巨大的密集伤害的。而现在超过3万吨的核武器例如30万吨级别和50万吨级别的核武器对城市目标可以造成毁灭性的伤害。

如果氢弹没有被发明出来的话,原子弹最终会成为一种高效的战场武器用于歼灭敌对有生力量。

这就会促使冲突的双方如果有核武器的话就会尽量的使用核武器作为高效炸弹而投放到战场中。理由很简单这只武器的威力是有上限的。

当时美苏冷战的时候其实就有这种趋势,美国和苏联都装备了大量的战术核武器。

但是为什么战术核武器没有在战场上大放异彩呢?原因就是氢弹被研制了出来。

相对于原子弹的当量天花板而言氢弹的当量可以认为是没有上限的,30-50万吨当量的氢弹唯一的目标就是对方的重要城市。这就形成了真正的核威慑,而且是不可防御和减轻的威慑。

相对于原子弹的可以在一定程度上承受的伤害,氢弹的伤害是完全无法承受的。也正因为如此,战场上对任何核武器的使用都是极其克制的,以至于至今没人敢用。

如果一旦使用,冲突会迅速升级,直至到最后氢弹出来放地图炮。

但如果没有氢弹呢?很多国家会认为自己的防御工事还能扛得住原子弹打击,于是就会肆无忌惮的使用原子弹。这其实就是一个威慑和平衡的点位问题了。觉得自己能扛住核打击其实就是一种相当危险的想法。所以呢,好在氢弹诞生了,世界才真的和平起来。

不会是什么样子。

格局变化和现在的格局不会太大。

毕竟拥有原子弹以后该有的威慑力就差不多都有了,这时候氢弹仅仅只是凸显了一个国家的科技实力。

说白了就是告诉别人:你别惹我,我氢弹都能搞,我疯起来自己都害怕,惹毛我指不定我能给你搞点其它更恐怖的东西出来。

就好比一个小流氓拿着一颗手榴弹到受害者家里抢劫和小流氓拿着两公斤TNT去受害者家里抢劫一样,虽然两公斤TNT爆炸威力比手榴弹大得多,但其实二者的威慑力对于被抢劫的人来说,没有多大区别——只要响了,无论是手榴弹还是TNT,反正都是个死,无外乎是死的灿烂点与否的问题。

另外,值得注意的是:

拥有核武器不代表就具备了威慑力。

中国当年要不同时研发导弹,别说氢弹了,就算鼓捣出反物质炸弹来,别人还是不会正眼看你。

为啥?

你没投放能力啊!没投放能力拿着原子弹氢弹干嘛?玩儿“疯起来自己都炸”的游戏

你要能炸到他国领土上,你就算捏着个土制鞭炮都能有威慑力,你要炸不到别人领土上,抱着个太阳别人也只会斜眼看你。

所以现在的大国之间的威慑,其实主要靠的是“洲际导弹”这种具备全球投放能力的载具和“超高音速”这种破防能力极强的技术,在洲际导弹和超高音速的加持下,只要数量足够,常规炸弹都能具备核武器级的威慑力。

而且在洲际导弹和超高音速的加持下,常规炸弹的威慑力在一定程度上比核武器强:常规炸药惹我不开心随时可以丢你几颗耍耍,核武器是随便丢的么?那东西只要有点脑子的人都不敢随便望外丢,只能是捏在手里吓唬人——就好比春节放鞭炮一样,就算手里有个大号震天响你也敢点了往外丢,撑死把人玻璃震碎了被家长暴揍一顿。换给你个鹰击空空的战斗部(比大震天响大不了多少的一小坨),你敢点了往外丢?玩不好就得把人楼给炸塌了……

所以核武器,主要目的其实就是吓唬人,氢弹无外乎就是破坏力强一些,但到了核武这个级别和现在这个科技水平,一颗氢弹的威力大概抵得上三个原子弹的威力,现在多弹头导弹和精确制导基本上可以做到让导弹玩地毯式轰炸的程度下,有没有氢弹其实不影响核威慑力。

另外,原子弹核战斗部的保质期大概是几亿年,而氢弹除了制造复杂、成本高昂以外,最致命的是保质期太短:一枚氢弹的主要装料氘和氚性质非常不稳定,基本上只有几十年。

在核裁军的现在,每个国家都不生产(或者是几少量生产)核武器的情况下,各国库存氢弹基本上都快过保质期了……在持续几年,氢弹都变哑弹了,还有个屁的威慑力。

到时候还不是只有靠原子弹和洲际导弹来维持威慑……

虽然最近退群成性的美国宣称要退出核裁军条约,但这种话美国也只敢说说而已,它要真敢退然后造核武,其它拥核国家肯定不会坐视不理的。

轻则引发新一轮的核竞赛,重则会引发世界大战,他美国没这么蠢更没那个胆子。

要知道,现在最讨厌美国,一心想要灭绝美国的国家——朝鲜也是拥核国家了,虽然朝鲜的投放能力不咋地,但是目前来看,炸到美国一部分本土是没有问题的。

美国敢换着花样的调戏中国,那是因为它知道中国人的脾气,它知道中国不会随便搞事情,只要它美国不在中国屁股上踢一脚,中国人是不会糊它一脸屎的。

但朝鲜不一样,朝鲜恨美国恨得绿屎喷:朝鲜几十年的分裂和对立完全是美国人一手造成的,对于追求领土完整的朝鲜来说,美国就是它的头号敌人。

所以朝鲜拥核并且试射导弹以后,老美立马怂了:持续几十年的经济制裁放松了,开始试着和朝鲜高层接触了……

所以啊,鹰酱啊,就是这么虚伪……

emmmmm……

跑题了……

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