核冬元年
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特别篇:关于部分科学概念科普

作为科幻作品,核冬题材一直都是不少写手们的讨论热点:核冬降临,人们是否还愿意遵循人性,或是为了生存不顾一切手段,那么那时正义还存在吗?等等一些列人类伦理学上的拷问。

但科幻和现实还是有一定的差距,在这里,仅仅从技术手段做个简单的科普和误区分析,让给位更能了解核武器和核灾难的几个重要概念,不会对现实的读者造成误解。

(注:部分数据来源于官方统计,本人仅仅是科普和总结,用于学习用途。并无任何商业目的。)

【误区1】:辐射能穿透一切,没人能逃脱其致命的影响。

事实是,避难所与人防设施是安全的。

部分γ射线的确能穿透哪怕最顶尖避难所的屏蔽防护层,威胁避难者的健康。然而这些顶尖防御工事内幸存者每日所接受的辐射剂量,甚至低于和平年代普通人一天所接受的辐射剂量。核战掩体或优秀的人防设施都采用了足够厚的泥土、混凝土、铅板甚至贫铀来增强其防护力。γ射线穿透力虽强,但足够厚的混凝土也能将漏网的射线控制在一个安全值内。不同数量的夯土填充层对γ射线的削弱效果。每一层夯土填充层的厚度都为225px,是夯土的减半厚度。减半厚度指某种材料吸收一半射线所需要的最小厚度,换言之,伽马射线穿透225px的夯土后能量减半。同时,混凝土的减半厚度仅为6厘米。

当然,人防设施并不是通过夯土填充层来防御的,γ射线在穿透专用屏蔽材料时也不是直线行进,会因散射等因素而被进一步削弱。因此,仅为居住于非城市环境的居民提供了“乡村地下室避难所”的参考,仅帮助读者理解屏蔽γ射线的原理。

【误区2】:核弹爆炸形成的“火风暴”将耗尽城市上空的氧气,城市居民将在炙热中全部丧生。

火风暴的产生是有条件的,作用距离是有限的,幸存者在人防设施中是安全的。

晴朗的天气下,热辐射会在冲击波的帮助下形成火风暴点燃爆心周围的易燃物比如窗帘、壁纸、报纸、干草,其作用距离可达数公里。例如:距离100万吨级核弹爆心15公里外人们,若未及时躲入室内,其暴露在外的皮肤可能会受到二度烧伤。此外,气象条件也是影响热辐射作用距离的重要因素。潮湿的空气会吸收很大一部分热量,进而降低火风暴的毁伤能力。很多人误以为,城市会在核爆的高温中灰飞烟灭渣都不剩,事实上,只有原爆点,附近数才有如此景象,而更广阔的城市区域受到的主要威胁则来自冲击波和热辐射。而火风暴只会在建筑密度极高的区域发生,而大部分地下人防设施则基本不会被大规模火灾波及。

辐射落尘不是空爆的主要杀伤方式,冲击波、热辐射才是其致命所在。

【误区3】:二战时,广岛、长崎在遭受核打击后,所有地表建筑被毁,所有人在冲击波、大火与辐射中丧生。

在长崎,在距离原爆点约500米处的常规防空洞内,有些幸存者甚至毫发未损。而对于现代大厦地下停车场来说,即便在核打击来临时防爆门未及时闭合,地表建筑严重受损也不意味着地下车库的避难者将因此受伤。换言之,防爆门并不是必须的,一些开放、但内部空间巨大的地下人防设施的防御效果较小型封闭避难所而言更好。

回到长崎,许多家庭自建的地下室也都撑过了“胖子”的打击。哪怕地表建筑被火风暴或冲击波抹去,这些表面覆有厚土的地下设施仍基本完好无损。有图片显示一个典型的覆土家庭后院放空设施(照片摄于长崎遭受核打击后)。这个家用防空设施距原爆点仅90米,但实质上并未在核爆中受损。日方统计数据认为,这一幸存的家用防空设施在核爆中承受了65 psi的高压。65磅每平方英寸,约合0.45兆帕,大概是四个半标准大气压。如果说仅是猪脚光环照耀下的个例,那么战后实验再次证明了家用避难设施的实用性:一个装有防爆门的简易小型家用避难设施能承受53psi,期内压力的增速也非常缓慢,避难所外的高压甚至不会对避难者的耳膜造成损伤。一个家庭可在数日内完成对上述简易避难设施的建设。

【误区4】:水源与存粮被放射性尘埃污染,幸存者因饥荒而死。

密封容器内的食物和水都是无害的。

首先,只有真正摄入沾有辐射落尘的食物才会对健康造成损害。保存在密封容器中的罐装食品、袋装食品都不会被辐射落尘污染,褪去包装后可放心食用。果园中的水果在去除表皮后可正常食用,粮食贮藏处的存粮在除去其最表层20厘米的粮食后也可正常食用。α射线是无法穿透人类皮肤的,因此即使罐装食品表面沾满释放α射线的放射性尘埃,也可以安全得徒手清洗外包装,不会对个人健康造成任何影响。

对于水资源而言,有盖的深井、蓄水池等都不易受辐射落尘影响,而密封容器内的瓶装水则更加安全。即使是含有可溶性放射性物质的“污水”,也可在简单的净水处理后变为可饮用的净水。

【误区5】:全面核战必然导致核冬天

现实世界中全球核武器总当量并不足以引发毁灭世界的核冬天

有不少人相信,只要引爆10亿吨(为当前世界核武器总当量的1/6)就足以引发毁灭全人类的核冬天:城市在核爆中燃烧,浓烟与尘埃遮蔽天空,持续数周的黑暗,持续数年的低温,哪怕在北半球的夏季,气温仍然徘徊在零度左右,世界末日来临。

这种“极端核冬天”理论的盛行导致成千上万人认为,任何试图在全面核战中求生的努力都是毫无意义的,在他们看来,不论是人防工程的建设还是三防知识的宣传,都不过是对资源和时间的浪费。这种对核战争的极端消极态度,也正是“极端核冬天”理论的最大危害所在。

“极端核冬天”理论将全面核战争直接与世界末日挂钩,告诉世人,核战就等于灭世,没有任何逃脱的可能,没有任何生还的希望,没有任何文明的留存。破解这一切的唯一答案就是销毁全球的所有核武器。

“极端核冬天”的根本目的是正确的,支持核裁军以确保人类文明的稳定延续是每位公民的责任。但我们都知道,核裁军是个漫长的过程,冷战时期,美苏双方谁都不愿意放弃手中既有的权力,英法也不愿将大国地位拱手想让,更有无数国家挤破头皮想加入核弹俱乐部,就连口头说着和平崛起的中特帝,也从未停止对核武器的开发。在可预见的未来,“销毁全球所有核武器”不过是痴人说梦。

【因此,我们在反对核战争,加速核裁军进程的同时,也要做好在核战争中艰难求生的准备。】但很显然,“极端核冬天”理论只对【反对核战争,加速核裁军进程】有所帮助,而对【做好在核战争中艰难求生的准备】则全无裨益。

如果每个人都认同“极端核冬天”,那么原本各大城市兴建的人防设施都会被叫停,原本在核弹来袭时可以挽救数千万人生命的可能性就从此荡然无存;原本应该在民众间普及的三防知识也会被轻视、无视,原本可以在战后获救的幸存者因为缺乏相关知识而白白死去。所有这些都不是我们所希望看到的。

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那么我们该如何认识核冬?

以下是一篇来自90年代末的核冬理论介绍。

。。。。

1986年,一篇名为Nuclear Winter Reappraised(核冬天再评估)的文章首次对TTAPS小组(著名天文学家卡尔·萨根及其他四位核冬天理论提出者组成的研究小组)的”核冬天“理论进行了驳斥。这篇文章被发表在Council on Foreign Relations最富盛名的季刊Foreign Affairs上,作者则是两位来自美国国家大气研究中心(NCAR)的资深大气物理学家,Dr. Starley Thompson和Dr. Stephen Schneider。他们在文章中强调,由核冬天导致世界末日的可能性几乎等于零(a vanishing low level of probability)。

不同于卡尔萨根及其同事们预测的为期数周的持续降温,核冬天再评估一文中认为,夏季发生的核战争将致使美国平均气温下降10到20度,该降温将持续数天。而后续的研究也表明,Dr. Thompson和Dr. Schneider的研究仍然高估了平均气温下降的幅度。

实际上,卡尔·萨根为首的TTAPS小组与前苏联科研工作者的相关研究是遥相呼应的。冷战结束后,有不少批评的声音将矛头指向美苏政府利用“极端核冬天理论”进行的政治宣传。美方政治宣传者利用TTAPS小组夸张的“核冬天理论”来获取民众对核裁军的支持。由于80年代美方核武器总当量小于苏联,因此美国亟需逼迫前苏联销毁其陆基大当量核武器以强化美方海基核打击力量的优势。同时,前苏联也希望通过夸大核战争的危害,来进一步增强其核打击力量占优的这一优势。众所周知,华约综合国力远不及北约,前苏联相对薄弱的常规军事力量需要战略火箭军来壮声势,所以宣传核冬天理论在一定程度上可以让西欧各国感到更加恐惧。

哪怕没有核冬天的宣传,西欧在苏联面前也是不堪一击的。西欧普遍认为,第三次世界大战将由前苏联发动。苏联在先发制人的核打击后会利用优势装甲军横扫西欧,而此时西欧的唯一选择是利用幸存的部队拼死抵抗直到美国爸爸援军到来。西欧在冷战结束前都一直生活在前苏联的核阴影中,西德、法国采取的都是消极防御的国防政策。

参考文献:

Starley L.Thompson and Stephen H. Schneider 1986 “Nuclear Winter Reappraised” Foreign Affairs Vol. 64 No.

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【关于发射程序】

美苏核武器发射程序,预警即发射(Launch-on-Warning,简称LOW)是一种核报复战略,也就是快速反应实施核反击。LOW是MAD战略(Mutually Assured Destruction,确保相互摧毁的重要组成部分。

虽然美苏官方都否认他们部署“预警即发射”的核武器是为了确保摧毁敌方,但由于LOW战略已被写入冷战的战争计划和行动手册中,美苏官方的否认无疑是掩耳盗铃。(Launch-on-Warning又一个不知道该怎么翻译的专有名词,维基上只有英文词条,希望吧友告知正确译名,哎,真希望手头有本核武器科技字典,自己翻得不专业真的很LOW)

由于美俄双方延续了冷战时期美苏对峙的局面,都把对方作为己方最大的假想敌,所以双方的核打击力量仍然维持了“预警即发射”的能力。从历史记录来看,冷战时期中,美苏双方在高戒备状态下,有能力发射其核弹总量的三分之一。也就是说,20世纪数次危机时刻,美苏双方完全有能力把整个世界拉下水陪葬。

美国空军将领Eugene Habiger,前美国战略司令部指挥官的原话:”...the natural state of an ICBM is on alertwith its nuclear warhead on and solid-fuel engines powered up.” 如果此人言论属实,那么美国固体燃料战略导弹是时刻戒备着的。

参考文献:

Pincus W 2007‘ICBM Crews’ Work Largely Unchanged Since the Cold War’ accessed 4 March 2016

MT是megaton,是百万吨级的意思(千万别信某些中文词典“兆吨”。)

美帝的自信是其LOW当量仅为17.2亿吨TNT,而俄罗斯的LOW当量达55.9亿吨TNT。而美帝海基核打击力量足以让毛熊望其项背,384枚核弹头秒杀毛帝的98枚。


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