- 本文编译自《 How Far Away Would You Need to Be to Survive a Nuclear Blast? 》
核弹与它们的产地
1945 年 8 月，美军分别在日本广岛和长崎投下 2 颗原子弹，造成数十万人死亡，终结了第二次世界大战，却也对当地民众的健康造成严重的长期影响[1]。此後，再也没有任何国家或地区在战争中动用核武器，但这不代表核武器就此消失。据估计，全球各国现今约有 12,705 枚核弹头库存，而美国和俄罗斯拥有其中的 89.7%[2]。
假如核弹来袭……
那麽，假设核武器再次登上战争舞台，究竟会发生什麽事呢？本篇文章将以 AsapSCIENCE 制作的科普动画《What If We Have A Nuclear War?》为基础，带你了解核弹引爆前後的情况。
但首先，必须澄清没有一种明确的方法可以估计核弹爆炸所带来的影响，因为这取决於众多因素，包括天候、时间点、地理环境、核弹设计，以及引爆地点（空中、地表、地下）。等等，先别急着跳回上一页！即使没有这些确切的条件，我们还是可以了解大致上的情况。
一、闪盲
约有 35% 的核爆能量是以热辐射的形式释放。热辐射是一种电磁辐射，不需要介质就能传递能量，因此在真空中的传播速度等同光速（3×108m/s）。就算不是处在真空环境，传播速度也相当接近光速，而且温度越高，速度就越快。
总而言之，在爆炸波抵达前几秒，你就能感受到一阵极为强烈的光和热。此时，如果你不巧在爆炸现场附近，这种程度的强光将造成闪盲（flash blindness），可以让你在接下来的几分钟眼前一片漆黑，什麽都看不见。
所以，要距离爆炸多远，才能避开这种暂时性失明呢？以一枚百万吨级的核弹（广岛原子弹的 80 倍重，但是远轻於多数现代核弹）为例：如果是在晴朗的白天，大概要躲到 21 公里以外；在晴朗的夜晚，甚至得躲到 85 公里以外，才能确保不受闪盲影响。
二、烧伤
上一段提到，热辐射除了产生强光之外，还会产生极高温的热；也就是说，如果你真的不巧出现在核弹爆炸现场附近，除了闪盲以外，还有可能遭受不同程度的烧伤。
同样以百万吨级的核弹为例：待在爆炸中心方圆 11 公里内，将造成一级烧伤，只要再往前 1 公里，就会变成二级烧伤，而待在方圆 8 公里内的人，都将受三级烧伤所害。这种程度的烧伤能够彻底破坏细胞，使皮肤呈现焦黑色。若没有立刻施行急救，覆盖全身超过 24% 面积的三级烧伤将导致死亡。
然而，正如文章开头所说，没有一种明确的方法可以估计核弹爆炸所带来的影响，所以这个数字仅供参考，实际情况将取决於天气和你当下所穿的衣服，比如白色的衣服可以反射少许热能，黑色的衣服则会吸收更多热能。可是，对於处在爆炸中心的人来说，不管穿什麽颜色的衣服都不会有任何差别。
根据科学家估计，广岛核爆中心的温度约有 30 万 ºC，比一般火化炉的温度高出 300 倍，足以让人体在一瞬间就蒸发殆尽。
三、爆炸风
除了烧伤之外，爆炸风（blast）也是不可轻忽的杀手。核爆释放的能量会产生冲击波，而冲击波会驱散空气，造成气压急遽变化，粉碎沿途经过的建筑物。
再次以百万吨级的核弹为例：爆炸中心方圆 12 公里内的爆炸风时速约为 255 公里，可以对建筑物外墙造成 180 公吨的力量；方圆 2 公里内的爆炸风时速是 756 公里，对建筑物施加的压力则是 4 倍，约为 720 公吨。理论上，大部分的人都会被倒塌的建筑物活埋或砸死。
四、核辐射
假如你幸运地逃过闪盲、烧伤和爆炸风，下一个要担心的就是核辐射。我们每天都会接触到不同形式的辐射，包括你正在使用的手机或电脑，但这类「非游离辐射」的能量很小，不足以改变 DNA 结构。就算是医学影像检查，比如 X 光或断层扫描，也都是低剂量的安全辐射，对人体的影响微乎其微。
问题是，核辐射可不一样！虽然确切的辐射剂量取决於你所在的地点是否有建筑物保护，而建筑材料又是什麽，但无论如何，若暴露辐射剂量超过 6000 毫西弗（mSv），死亡率就高达 90%；即使只有 4500 毫西弗，也有 50% 的死亡率，而活下来的那 50% 必须和後遗症共存，因为辐射破坏了他们体内的 DNA 键结，不仅需要时间修复，也可能会有更高的罹癌率和基因突变率。
五、辐射尘
另一个与辐射有关的影响是「辐射尘」（fallout）。试想一枚核弹在地表附近爆炸，地表会发生什麽事？最明显的就是冲击波会造成弹坑，然後弹坑里的沉积物（尘埃、泥土、砂石等等）会汽化到空中，形成你我熟悉的蕈状云。
蕈状云充满具有放射性的辐射尘，在冷却回到地表的过程中，可以飘到数百公里远的地方，也可以顺着爆炸产生的上升气流融入云层，再形成「黑雨」落下。好消息是辐射尘的衰变非常快，只要 2 星期，就能降到初始辐射剂量的 1%。
不只是战争，也将伴随气候危机
那假如核弹不只有 1 枚，而是 100 枚呢？近期，有一项研究模拟印度和巴基斯坦开战，引爆 100 枚和广岛原子弹尺寸相近的弹头。结果显示，重达 5 百万吨的灰烬和辐射尘将进到大气层，使全球气温下降，并且减少 9% 的年降雨量，连带造成农作物欠收与饥荒。另一项研究显示，若是真有这种投下 100 枚核弹的战争，全球约有 20 亿人将因此陷入饥荒[3]。
除此之外，核战对地球的影响或许比我们想像的更深远。2019 年发表的一项模拟研究发现，要是美国和俄罗斯动用所有核武资源开战，辐射尘将在 2 周内覆盖整个地球，使地球接收到的光照强度大幅下降，至少需要 3 年才能恢复到正常光照强度的 40%[4]。同年，还有另一项研究发现，在世界最深的马里亚纳海沟（Mariana Trench）里，还有着来自冷战时期核武试验的辐射残留物[5]。
全球核武器发展与现况
1968 年至今，世界上多数国家都签订了《核武禁扩条约》（Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons），其中包括美国和俄罗斯。这项条约禁止拥核国家转让或援助核武给非核国家，禁止非核国家制造核武，甚至推动核裁军，全面停止核军备竞赛。
如果想了解全球核武器的发展与现况，可以进一步参考《原子科学家公报》（Bulletin of the Atomic Scientists）的 Nuclear Notebook。
注解
- Hiroshima and Nagasaki: The Long Term Health Effects
- Status of World Nuclear Forces
- Helfand. (2013). Nuclear Famine: Two Billion People at Risk—Global Impacts of Limited Nuclear War on Agriculture, Food Supplies, and Human Nutrition. International Physicians for the Prevention of Nuclear War.
- Coupe, J., Bardeen, C. G., Robock, A., & Toon, O. B. (2019). Nuclear winter responses to nuclear war between the United States and Russia in the Whole Atmosphere Community Climate Model Version 4 and the Goddard Institute for Space Studies ModelE. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124, 8522– 8543.
- Wang, N., Shen, C., Sun, W., Ding, P., Zhu, S., Yi, W., et al. (2019). Penetration of bomb 14C into the deepest ocean trench. Geophysical Research Letters, 46, 5413– 5419.
参考资料
- What If We Have A Nuclear War?
- 1945 年广岛、长崎原子弹爆炸後天降「黑雨」是什麽？
- New Study Outlines The Nuclear Winter We’d Have if US And Russia Blew Up Their Bombs
- How Far Do Nuclear Tests Spread? Radioactive Particles Found in The Mariana Trench
- Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons (NPT) – UNODA
- Nuclear Notebook Archives – Bulletin of the Atomic Scientists
