核爆炸为什么呈蘑菇状？

*马绍尔群岛比基尼环礁附近岛屿的自动摄像机记录下来的“Baker Day”核爆。在爆炸之后，它立刻产生了蘑菇云。

*核爆之后流体的移动方向图解。

炸弹爆炸时，能量会随机向四面八方辐射。那么，为什么核爆产生的不是不断膨胀的火球，而是一朵蘑菇云呢？livescience.com网站近日报道，美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员Katie Lundquist表示，尽管核爆能量最初确实推动形成了一个热空气球，但随着热空气的上升，中部的圆柱形球体会比边缘承受更强的浮力。Lundquist说：“最庞大的低密度流体柱位于中部，它上升得最快，这与中部迅速隆起的纸杯蛋糕很相似。虽然整个球体都处于上升之中，但中间圆柱体的上升更为急迫，球体外的冷空气开始冲向上升气泡的下方。这导致上升的气泡被扭曲成了一个圆环。带电的热空气分子快速移动，并以高速相互碰撞，最终在彼此之间创造出了一个巨大的空间，甚至形成了近乎真空的环境。喷射的物质被吸进真空中，然后被推向上方，进而形成了顶部蘑菇云和底部环面内的平坦区域。喷射流吸走了尘埃和碎片，形成了蘑菇的茎，并进入蘑菇帽之中。”

核弹在地球上爆炸时会形成蘑菇云，那么它在太空中爆炸又会怎么样呢？如果月球被核弹击中，会产生蘑菇云吗？Lundquist表示，答案是否定的。她说：“形成蘑菇云的条件之一是需要有大气，这样才会有流体物质（如空气）。月球的真空环境无法将最初的球体扭曲成环面，也不会有空气密度差导致物质吸收而形成云状体。”

受爆炸威力和引爆高度影响，核弹爆炸产生的蘑菇云也会表现出不同的特征。二战末期，盟军在日本广岛、长崎引爆的核弹“小男孩”“胖子”产生的蘑菇云包含两个主要部分：一部分是由核弹本身的汽化产物和周围空气中的冷凝水组成的滚滚白云，另一部分是由棕色物质和各种碎片组成的“茎干”，从地面延伸至半空。值得注意的是，两部分并没有完全接触。不过，威力更大和引爆高度离地面更近的核弹产生的云状体，其“茎”和“帽”会融合一体，形成典型的蘑菇状。

Lundquist希望通过研究蘑菇云在核危机发生之时指明放射性粒子的位置，进而正确预测放射性沉降物，为后果管理提供指导。