很多人认为有没有蘑菇云腾起,是区分常规爆炸和核爆炸的重要依据,而且可以从中区分是裂变武器爆炸还是热核武器爆炸。比如热核爆炸的蘑菇云非常庞大,外观呈现白色或者淡红色,而裂变爆炸由于当量相对更小,则其形成蘑菇云的整体规模更小,而且外观颜色更深一些。这种区分不同类型核爆的蘑菇云的方法整体上差不多,但是认为只有核爆炸才会产生蘑菇云是很不全面的。实际上当量比较大的常规爆炸,同样可以产生明显的蘑菇云。这类常规爆炸的当量一般要求大于数十吨TNT。只不过核爆炸因为规模普遍巨大,产生的蘑菇云外观更加突出,云团形成和发展的过程更加经典而已。不过似乎很少有人考虑过一个问题:这就是为什么大当量的常规爆炸会产生蘑菇云?有时候一些核爆后十几秒到几分钟内产生的蘑菇云,外观简直与一些自然界的蘑菇一模一样。
这就是不但有像天然蘑菇一样的“伞盖”,还有“伞柄”也非常经典。最让人难以置信的是,在天然蘑菇和核爆后形成的蘑菇云的伞柄上部和伞盖之间,居然同样都有下垂的“伞柄套裙圈”部分,相似度直接让人目瞪口呆!在瀚海狼山、匈奴狼山看来,一种天然生物的外观与核爆炸形成的效应物的外观相似到如此的程度,恐怕不仅仅用纯粹的偶然性来解释就讲得通。两者之间应该有一定的内在联系,才可能形成如此相像的外观。实际上核爆蘑菇云专业上叫做核爆蕈云。蕈这个字很多人都容易读错。这个字音同鲁迅的迅。而经常被人读成“潭”。蕈的本意,就是呈现小伞状的蘑菇。其实不是所有的蘑菇都会最终生长成小伞状,比如菜市场上出售最多的平菇,大部分就不是小伞状而是像扇子状,但是大部分蘑菇还是接近像小伞,因此叫做伞状菌,
如果再说得更专业或者文雅一点,伞状菌就叫做蕈,本质上都是野生真菌。于是核爆蘑菇云也叫做蕈云。那么核爆等大量爆炸为何容易产生这种奇特的后续扩散结构?这个需要从核爆的综合效应来讲。核爆和大当量常规爆炸。起初都不是马上形成蘑菇云,而是首先出现一个爆炸后的火球。常规爆炸的火球非常短暂,甚至大部分时间人眼都捕捉不到。但是核爆火球由于能量密度特别大,因此可以在核爆发生后,先看到强烈闪光,然后会看到一个瞬间存在的明亮大火球出现。当然这种火球最好不要用裸眼直接观察,因为核爆发生初期的强烈闪光足够立即致盲。核爆火球的观察和记录其实都是用高速摄影器材来实现的,而且即使是仪器拍摄,也需要在镜头前面采取降低光线强度的滤光措施,才不会把成像胶片之类给当即闪曝。核爆火球出现后会立即膨胀,
这种膨胀的速度极快,内部温度和压力极大。一般核爆中心的温度至少有数千万摄氏度,甚至可以达到数亿度的水准;中心瞬间压力会高达几千万兆帕。如此高温高压之下,会在大气中迅速炸出一个直径在1公里甚至数公里的,人眼看不见的瞬间真空区。由于这个真空区空间很大而且温度很高,那么在大气层底部就会立即吸收附近的地面灰尘和核爆造成的其他破坏碎片,并且在自然界的大气压力之下,只需要不到万分之一秒,这个真空区就开始迅速上升。期间一边上升还一边继续吸收下层和周边的空气和灰尘进入其内部。随着真空区吸收的热空气和核爆后的各种热尘埃越来越多,那么其腾起的速度也会不断加快,只需要数秒的时间,这个真空区就会变成一个内部逐步填满热空气和灰尘的低压区。其不断腾起上升的垂直路径,就会变成蘑菇云的“蘑菇茎”,
当不断上升的中心低压区翻腾到万米以上时,其内部已经基本被从底部吸收的热空气和灰尘逐步填满,于是整体上升速度就会下降。而腾起云团边缘的温度和压力开始降低。当与周边空气压力和温度大体相同后,云团的边缘就会向外扩散并且开始下垂翻滚,于是就成为非常巨大的蘑菇伞盖状云团。而核爆蘑菇云最终腾起的高度,与核爆的释放总能量呈正比,也就是当量越大的核爆,其蘑菇云腾起的最大高度就越高。如果只有数万当量的裂变爆炸,那么蘑菇云腾起的最大高度也就在1.5万米左右。而像炸弹沙皇那种超过万吨TNT当量的最强核爆,其蘑菇云的最高点超过4.5万米,蘑菇云的边缘范围也有数十公里,比小当量核爆后的蘑菇云整体大得多。至于在核爆伞盖和核爆云茎之间会出现“套裙圈”现象,
其实是早期的真空区吸收的大量地面灰尘和其他粉碎物质。随着核爆云中心上升到一定高度后,遇到高空冷空气,其内部温度开始下降,因此在重力的作用下出现逐步沉降的现象,而沉降大多发生的边缘,中间部分仍然在吸收地面的上升气流和灰尘,因此就出现了套裙圈。那么部分天然蘑菇为何也呈现类似的外形呢?这就是所有天然蘑菇都是真菌发育形成,真菌原本在腐烂的植物内部先集中性细胞分裂,最后才突出地面形成蘑菇。其实真菌是先在腐烂植物内部吸收物质和能量,达到一定程度后才集中爆发。其菌丝最终爆发性生长的数量非常惊人,是原先生长出地面之前的数亿倍。这种爆发虽然不是爆炸,但是效果和核爆的巨大扩张非常类似。于是爆发性生长繁殖的真菌菌丝只能快速突出地面。其过程非常像核爆后的真空区快速上升。
而真菌突出地面生长到一定程度后,菌丝细胞的扩张和自重之间逐步形成平衡状态,最后的外形基本就是一个小伞。而突出向上生长期间也有部分菌丝在重力下出现下垂,于是也有了一圈或者几圈伞柄套裙的现象。由此可见,不论蘑菇的爆炸生长还是蘑菇云的爆发过程,都是物质突然膨胀扩散后,在地球重力和大气压力下,自然选择后形成的最佳平衡态,因此两者外观有很大的相似性也就可以理解了。最后特别强调一点,本文中选取的鲜艳的伞状蘑菇图片,其实是有毒的,学名就叫做红伞毒蕈。不采食不明野蘑菇是避免中毒的最佳途径。