当核爆炸时,巨大的能量将大量的烟尘注入大气,有的还高达12公里以上进入平流层。由于核爆炸所产生的烟尘微粒有相当大部分直径小于1微米,它们能在高空停留数天乃至一年以上,因为它们的平均直径小于红外波长(约10微米),它们对从太阳来的可见光辐射有较强吸收力,而对地面向外的红外光辐射的吸收力较弱,导致高层大气升温,地表温度下降,产生了与温室效应相反的作用,使地表呈现出如严寒冬天般的景观,称为核冬天。过去人们以为核大战仅仅使核爆炸地区造成大量伤亡和破坏,1988年5月23日联合国警告世界,核大战不仅可以直接杀伤数亿人的生命,而且严重地破坏地球气候和生态环境,有的地质学家认为恐龙就是由于宇宙物体撞击地球造成森林大火,碳灰弥漫空中,犹如核爆炸,使地表气温下降,气候恶化,导致恐龙无法适应而灭绝。
核冬天理论的基本观点是,大规模核爆炸掀起的微尘和因大火产生的滚滚浓烟,会长时间遮挡住阳光,造成全球性气候变化,使地球处于黑暗和严寒之中,动植物濒临灭绝,人类生存面临严重威胁。
科学家解释说,当核武器在空中爆炸后,火球一触及地面,就会将地面的上岩石、土块汽化,它们将由随之出现的蘑菇云带上天空。在火球和烟上升的过程中,又会引起周围的空气向爆心的抽吸,进一步将尘埃卷入烟云之中。烟云在被风吹走的过程中,一些较大的尘埃逐渐降至地面,以放射性物质的形式对人和物体造成伤害,而那些微细的尘埃,则将长久地漂浮于空气之中。而光辐射又会在城市和森林中引起大火,大火所产生的滚滚浓烟在上升的过程中,必然与那些漂浮着的尘埃相遇,从而一起随着西风带环绕地球作周而复始的旋转,并不断地向南方方向扩散,最后即形成一个弥漫于整个空间的遮挡层。
科学家计算,如果在一场核战争中使用50亿吨以上当量的核武器,不仅将有20多亿人成为直接受害者,而且会使世界上的气候发生重大变化,地面温度平均下降低至10c以下,并持续数周以上。最后,地球上的相当一部分生命,包括人类在内,将在一场核大战中消失。
据历史记载,1815年4月,印尼的一座火山爆发,喷出数以万吨计的火山灰,升入高空,悬浮于空气之中弥月不散,结果使世界上许多地方出现异常的冬天,美国的纽约州竟下了一场六月雪。据科学家考证,大约在六七十万年以前,一颗小行星突然撞击地球爆炸,顿时地球上山崩地裂,火焰冲天,烟尘升向高空,遮天蔽日,久而不散,地球处于一片昏暗之中。由于大量烟尘持久地遮挡阳光,使地球气温陡然下降,进入了一个漫长而寒冷的冬天,茂密的植被大部枯死,恐龙等生物和动物遭到灭顶之灾。
目前,世界上有5万多个核弹头,约达200亿吨梯恩梯当量的核武器,一旦发生核战争,地球上会不会出现类似的核冬天呢?这个问题引起五位美国科学家的注意。他们经过一年半的研究,于1983年10月正式提出“核冬天效应”的理论,从而引起全世界的关注,日本还专门拍摄了《地球冻结》的科幻影片。研究者以美苏使用核武库中40%核武器(50亿吨)在北半球进行核战争为背景建立物理模型,利用公开发表的核武器性能数据建立数学模型,终于得出这样的推论:在一场50亿吨当量的核大战中,可将96亿吨微尘和225亿吨黑烟掀入空中,射向地球的阳光被这些黑烟的微粒吸收而变热,变热后的黑烟又产生一股上升气流,将黑色微粒子推向30公里高的同温层,使臭氧层遭到破坏。这样,整个地球就会变成暗无天日的灰色世界,厚厚的烟云遮盖着天空,终日不散,陆地再也见不到阳光,白天和夜晚难以区分,气温急剧下降,绿色植被枯死,海洋河流冻结,地球生态遭到严重破坏,人类生存条件被毁于一旦。这就是核冬天和核冬天效应所带来的悲惨世界。
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