颜色和形状是能量及物质作用的体现。多种类型的爆炸或撞击都可能产生蘑菇云。
贝鲁特爆炸现场。
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作者
高佩雯龙浩
8月4日，黎巴嫩首都贝鲁特发生巨大爆炸，一时间，“核爆”二字随着现场“蘑菇云”照片在社交媒体上疯传。很多专业人士看到图片第一眼，就断定：这不可能。
“从爆炸的颜色可以看出，它没有热到足以成为核爆。”“核爆开始时总是会有白色和黄色的闪光。”“通常蘑菇云停留的时间要长得多。”……
仅靠一张图就能得出这样确定的信息吗？是的，颜色和形状是能量及物质作用的体现。
而且蘑菇云也不一定要核爆才能产生，其他大规模爆炸也可能产生蘑菇云。
蘑菇云是怎样产生的？
蘑菇云是大爆炸的结果，通常和核爆联系在一起。但也可以是其他爆炸或撞击引起。
如果用最简单的话来概括，要形成一个蘑菇云，爆炸（或撞击）需要制造一个非常热的高压气团。这个气团飞速膨胀而快速上升，并将周边的物质如灰尘、水汽也拖了上去，形成了蘑菇茎。
当气团上升到足够高时，它的温度逐渐冷却，密度开始和周围的空气持平，于是停止蹿升。这些气体连带裹挟着的碎片和蒸汽等向周围溢出，形成了蘑菇的顶。
可见，任何高能量爆炸都可能产生蘑菇云，包括核爆、热压武器（一种用高热高压气体打击目标的新型武器）、化学品爆炸、火山爆发或小行星撞击等。
加勒比海区的苏佛里耶(Soufriere)火山喷发形成蘑菇云，被一位旅客在飞机上拍到。
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我们看到的核爆照片通常多种多样。有的是火焰蘑菇，有的是灰色或棕褐色蘑菇，有的是乳白色大胖蘑菇，颜色和姿态各不相同。
了解一朵“标准”的蘑菇云，或有助于我们理解其他“蘑菇”类型。当然也包括贝鲁特的硝酸铵爆炸蘑菇云。——那棕红色的蘑菇和一闪而过的白色“罩体”，可是疑惑了不少人。
一朵典型的蘑菇云
一朵典型的蘑菇云，一般由近地面的核爆引起。并且地下（水下）或高空核爆都不行。
无论是地爆还是空爆，某种程度上都大同小异，都是闪光→火球→蘑菇状烟云→连环爆响。
闪光，是核装置被引爆的标志，时间极短，通常不到1毫秒。（在这一瞬间，爆心能量快速释放发出强光。但立刻就被第一轮冲击波压缩产生的超高温电离空气遮挡住了。这种闪光，和火球一起称为“双闪”，是核爆的典型征象。）
随后是火球。圆而明亮，一边增大一边上升（这时电离空气已经冷却而变得透明，爆心的光线再次释放）。因受到地面反射的冲击波的影响，其底部会变形，形成上圆下平、底部凹陷的馒头形状。其内部是由空气、弹体及周边物质被加热而形成的等离子体（即高温火焰成分）。
接着，火球熄灭，外形由大变小。其中被加热的物质冷却形成灰白或棕褐色的烟云。烟云的颜色和爆高（爆炸的高度）有关，爆高越低，卷入的尘土比例越大，烟云颜色就越深。虽然烟云是火球冷却形成，但依然非常高热高压。
烟云会继续膨胀和上升，同时因为地面反射的冲击波的作用，在地面爆心投影点区域被掀起的尘柱也跟着上升，经过一段时间追及烟云，形成一朵典型的蘑菇云。
各种蘑菇云和核爆照片。下面3张为世界首颗氢弹（Mike）爆炸后依次的三个状态。
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可以得知，如果是直接在地面爆炸，烟云和尘柱一开始就在一起，颜色较深暗且尘柱粗大。如果是在低空爆炸，尘柱会追及烟云。如果是在特别高的高空爆炸，则尘柱无法追及烟云，只能各自美丽，没有蘑菇云。（如果爆炸的当量（能量）更大一些，这个临界高度就可以更高。）
此外，核爆当量会直接决定火球和烟云的大小，还会影响烟云上升的高度。当核爆当量较大时，蘑菇云会直达对流层顶（大约离地面12千米），那里温度很低，水汽会大量凝结，包裹住烟云，形成非常白的、尺寸稳定的大蘑菇。核爆当量更大时，蘑菇云甚至会穿过对流层顶，抵达平流层，尺寸也更大了。
由于冲击波的特点，在核爆过程中，根据距离远近，还会先后听到连续的声响，有人形容像暴雨，也有人说像气球爆炸。随之而来的是大量放射尘，会降落到物体表面造成持续危害。
贝鲁特大爆炸
这次发生在贝鲁特港口的大爆炸，现场声音震耳欲聋，据悉已造成超过人死亡，约人受伤，数十人下落不明。
爆炸产生的蘑菇云，弥漫了城市的天际线。周围大片建筑被荡平。
贝鲁特爆炸动图。
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官方透露，本次事故系存放在港口仓库中的吨硝酸引起。这些硝酸铵在6年前被海关扣押，一直未挪出过港口，也未采取任何安全措施。黎巴嫩政府已出动军方软禁了年以来的所有仓库负责人，要求迅速调查并提交结果。
硝酸铵是一种氮肥，也是一种炸药，加热或撞击都可能引爆，常用于采矿和建筑爆破。大量硝酸铵爆炸就会产生蘑菇云。
从现场视频可见，先是白色烟云冒起，伴随炸裂的砰砰声响。随后有火球和红棕色蘑菇云出现。之后白色球状的气体迅速从爆炸区散开。
爆炸现场视频截图。
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白色烟云无疑是火灾引起。其后红棕的颜色来自高浓度的二氧化氮，这是硝酸铵分解时产生的化学物质。一闪而过的白色球状气体，则是爆炸产生的冲击波使空气中的水分凝结。*这有些类似于核爆“双闪”之间浓厚气体对爆心光线的阻挡。
因为在爆炸时，爆炸中心的压力急剧升高，会使周围空气猛烈振荡形成波动（温度、压强和密度均发生跃变），并以超音速向周围冲击。冲击波是高压快速移动的区域，紧接其后的是压力和温度的突然下降，这就引起了水分凝结。——同样的效果在飞行速度接近或高于音速的飞机周围也会产生。
据测算，这次爆炸的当量在~吨TNT之间（华尔街日报），相当于港口挨了一颗小型战术核弹。产生的地震波相当于4.5级地震，连远在几百英里外的塞浦路斯居民都有震感。形成蘑菇云也就毫不奇怪了。
当地华人回忆，当时整栋楼都在摇晃，巨大冲击波袭来，让人误以为遭遇导弹袭击。
事发前后高清卫星图对比显示，在爆炸的瞬间，港区地貌被强行物理改变，码头上一块原本是陆地的位置消失，强大的威力直接就地挖出一个直径约米的巨坑，尺寸超过足球场。数百米外的0吨级游轮“东方女王号”被炸沉。
爆心地区前后对比图，港口被挖出一个巨坑。
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以色列方紧急撇清关系，表明与自己无关。贝鲁特州长则称此爆炸是一场类似广岛的国家灾难。惨烈程度让人想起同是硝酸铵引发的年的美国德州格兰德坎普号货轮爆炸事件，那是美国历史上最严重的工业灾难。
年格兰德坎普号货轮爆炸照片。被称为美国历史上最严重的工业灾难。当时货舱里2吨硝酸铵化肥被引爆，窜起的火球击落上空飞过的两架飞机，并在周围引发海啸。周边货轮、化工厂、炼油厂接连被引爆，最终造成人死亡，超人受伤，直接迫使美国改变了硝酸铵的运输和分装标准。
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从爆炸中逃生
当然，与核爆相比，化学品爆炸一般引起较小的冲击波和火热伤害，外加有毒气体。而核爆可以产生更多维的打击，比如：
闪光会造成短暂失明，冲击波可在几英里外致人死亡，辐射会伤害身体细胞，火球和热量会导致烧伤和死亡，电磁脉冲可破坏几英里内的电力系统和电子设备，并在更大范围内造成通讯干扰，沉降物则会导致持续的放射性污染。
面对爆炸，普通人应该怎么办呢？无论是一般爆炸还是核爆，爆炸中心的人几乎在劫难逃。但稍远一些还是可以采取一些措施降低损伤。因为冲击波会比光延后到达，看到浓烟和闪爆应该立刻避开，躲到建筑墙体之后，避免直接打击和抛物打击。
如果周围没有建筑物，应立刻背朝爆炸物方向卧倒，双手护住头部，双腿交叠护裆。同时为了防止地面震动引发脏器损伤，应用肘部接触地面，保持头胸部到地面之间有一定空隙。
如果是核爆，根据美国国土安全部防护说明，还应以最快速度转移到室内，并尽量远离外墙和屋顶，去到建筑中心或地下室。同时尽快去除被污染的衣物，清洗裸露的皮肤和头发，不吃暴露在室外的食物。要尽可能去最近、最好的避难所，在余尘到来之前都呆在里面。
就目前而言，因为核弹的威力过于巨大，任何国家都不太可能将其用于战争，我们受到核弹袭击的可能性微乎其微。但核污染和化工爆炸事件同样值得警惕。希望这些求生方法我们永远也别用到。
参考信息：央视新闻，CNN，美国国土安全部，中国科学报等1、升腾岛国的蘑菇云──美国原子弹袭击日本广岛、长崎内幕。陈汉忠，南京史志，-04-、蘑菇云宽度变化率与核爆炸当量的函数关系。金良安、王孝通、张明虎、杨常清，高压物理学报，-09-.蘑菇云之谜，范一超，世界科学，-06-30
文章由“十点科学”（ID：Science_10）
