Tại sao bom hạt nhân tạo ra đám mây nấm

2023 Tác giả: Darleen Leonard | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-11-27 07:09

Hiện tượng này tất cả đi xuống một chút gì đó gọi là sự bất ổn Rayleigh-Taylor, và bởi sự mở rộng, đối lưu. Tôi sẽ bắt đầu với lời giải thích hơi dài hơn, nhưng ít geeky hơn trước khi giảm dần một lần nữa thành chuyện cực kỳ dữ dội.

Tất cả bắt đầu với một vụ nổ tạo ra một đám mây Pyrocumulus. Quả bóng khí nóng đang cháy này được gia tốc bên ngoài theo mọi hướng. Vì quả bóng cháy của khí tăng tốc nóng hơn, và do đó ít dày đặc hơn so với không khí xung quanh, nó sẽ bắt đầu tăng lên - trong trường hợp các vụ nổ hạt nhân, cực kỳ nhanh chóng. Điều này cuối cùng tạo thành nắp nấm.

Khi quả bóng tăng lên, nó sẽ để lại không khí nóng lên, tạo ra một hiệu ứng giống như ống khói hút bất kỳ khói và khí nào trên cạnh ngoài của ống khói đối lưu đang hoạt động! Trực quan, điều này tạo thành các stipe (thân cây) của nấm.

Nhận thức rằng nắp nấm đang quăn xuống và xung quanh quả là chủ yếu là kết quả của sự khác biệt về nhiệt độ ở giữa nắp và bên ngoài của nó. Trung tâm nóng hơn và do đó sẽ tăng nhanh hơn, để lại các cạnh bên ngoài chậm hơn để bị cuốn vào các thuộc tính tuyệt vời của đối lưu stipe.

Khi đám mây đó đạt đến một điểm nhất định trong bầu khí quyển của chúng ta, nơi mà mật độ của đám mây khí giống như mật độ của không khí xung quanh, nó sẽ lan ra, tạo ra một cái mũ đẹp.

Điều này mang lại cho tôi câu trả lời ngắn hơn, nhưng geeky hơn.

Toàn bộ quá trình này là một cái gì đó mô tả sự bất ổn Rayleigh-Taylor. Sự bất ổn này nổi tiếng trong vật lý và, nói chung, mô tả sự kết hợp giữa hai chất khác nhau (chủ yếu là chất lỏng và khí) có mật độ khác nhau và phải chịu gia tốc. Trong trường hợp bom nguyên tử, gia tốc và khí nóng tạo ra các mật độ vật liệu khác nhau, là do vụ nổ.

Từ đó, bạn có thể đoán rằng bạn không nhất thiết cần một quả bom nguyên tử để tạo ra một đám mây nấm. Tất cả những gì bạn cần là đủ năng lượng được cung cấp nhanh chóng (trong trường hợp này là một vụ nổ) tạo ra một túi mật độ vật liệu khác nhau (trong trường hợp này là khí nóng).

Có nhiều ví dụ khác trong thế giới của chúng ta tạo ra, và được mô tả bởi, hiện tượng tương tự cho chúng ta hình thành này. Ví dụ, từ trường của hành tinh, luồng gió giúp kiểm soát khí hậu của hành tinh chúng ta, âm thanh bắn tôm, ngay cả sự hiểu biết của chúng ta về các dạng phản ứng tổng hợp khác nhau đều có thể là do sự bất ổn Rayleigh-Taylor.

Bây giờ, bạn có thể cũng đã nhận thấy rằng vụ nổ hạt nhân, ngoài việc tạo ra sự hình thành nấm đáng sợ này, đôi khi cũng dẫn đến một vòng mây quanh nắp nấm. Những gì đang diễn ra ở đây là vùng áp suất thấp được tạo ra thông qua pha âm của sóng xung kích (pha theo sóng khí nén ở phần đầu của sóng xung kích). Điều này dẫn đến việc giảm nhiệt độ, cùng với áp suất thấp có khả năng hạ thấp điểm sương đủ cho một đám mây tạm thời hình thành. Quầng mây này xung quanh vụ nổ được gọi là "Đám mây Wilson", được đặt tên theo nhà vật lý người Scotland Charles Wilson, người đã phát minh ra Phòng thí nghiệm Wilson Cloud, nơi những thứ tương tự có thể được quan sát thấy.

Thực tế tiền thưởng:

Những gì đã được thường được gọi là sự bất ổn Rayleigh-Taylor lần đầu tiên được đưa ra ánh sáng bởi Lord Rayleigh năm 1880. Ông đã cố gắng để mô tả chuyển động của chất lỏng khi một trong những trọng lực cụ thể cao hơn được hỗ trợ bởi một trong đó là nhẹ hơn. Cụ thể là, cố gắng hiểu rõ hơn cách các đám mây hình thành được tạo ra. Vào năm 1950, Sir Geoffrey Ingram Taylor đã khám phá ra rằng “sự bất ổn giao thoa” của Rayleigh cũng xảy ra đối với các sự tăng tốc chất khác nhau. Hiện tượng này, và tất cả các phương trình mô tả nó, được gọi là Rayleigh-Taylors.