很多人認為有沒有蘑菇雲騰起,是區分常規爆炸和核爆炸的重要依據,而且可以從中區分是裂變武器爆炸還是熱核武器爆炸。比如熱核爆炸的蘑菇雲非常龐大,外觀呈現白色或者淡紅色,而裂變爆炸由於當量相對更小,則其形成蘑菇雲的整體規模更小,而且外觀顏色更深一些。這種區分不同型別核爆的蘑菇雲的方法整體上差不多,但是認為只有核爆炸才會產生蘑菇雲是很不全面的。實際上當量比較大的常規爆炸,同樣可以產生明顯的蘑菇雲。這類常規爆炸的當量一般要求大於數十噸TNT。只不過核爆炸因為規模普遍巨大,產生的蘑菇雲外觀更加突出,雲團形成和發展的過程更加經典而已。不過似乎很少有人考慮過一個問題:這就是為什麼大當量的常規爆炸會產生蘑菇雲?有時候一些核爆後十幾秒到幾分鐘內產生的蘑菇雲,外觀簡直與一些自然界的蘑菇一模一樣。
這就是不但有像天然蘑菇一樣的“傘蓋”,還有“傘柄”也非常經典。最讓人難以置信的是,在天然蘑菇和核爆後形成的蘑菇雲的傘柄上部和傘蓋之間,居然同樣都有下垂的“傘柄套裙圈”部分,相似度直接讓人目瞪口呆!在瀚海狼山、匈奴狼山看來,一種天然生物的外觀與核爆炸形成的效應物的外觀相似到如此的程度,恐怕不僅僅用純粹的偶然性來解釋就講得通。兩者之間應該有一定的內在聯絡,才可能形成如此相像的外觀。實際上核爆蘑菇雲專業上叫做核爆蕈雲。蕈這個字很多人都容易讀錯。這個字音同魯迅的迅。而經常被人讀成“潭”。蕈的本意,就是呈現小傘狀的蘑菇。其實不是所有的蘑菇都會最終生長成小傘狀,比如菜市場上出售最多的平菇,大部分就不是小傘狀而是像扇子狀,但是大部分蘑菇還是接近像小傘,因此叫做傘狀菌,
如果再說得更專業或者文雅一點,傘狀菌就叫做蕈,本質上都是野生真菌。於是核爆蘑菇雲也叫做蕈雲。那麼核爆等大量爆炸為何容易產生這種奇特的後續擴散結構?這個需要從核爆的綜合效應來講。核爆和大當量常規爆炸。起初都不是馬上形成蘑菇雲,而是首先出現一個爆炸後的火球。常規爆炸的火球非常短暫,甚至大部分時間人眼都捕捉不到。但是核爆火球由於能量密度特別大,因此可以在核爆發生後,先看到強烈閃光,然後會看到一個瞬間存在的明亮大火球出現。當然這種火球最好不要用裸眼直接觀察,因為核爆發生初期的強烈閃光足夠立即致盲。核爆火球的觀察和記錄其實都是用高速攝影器材來實現的,而且即使是儀器拍攝,也需要在鏡頭前面採取降低光線強度的濾光措施,才不會把成像膠片之類給當即閃曝。核爆火球出現後會立即膨脹,
這種膨脹的速度極快,內部溫度和壓力極大。一般核爆中心的溫度至少有數千萬攝氏度,甚至可以達到數億度的水準;中心瞬間壓力會高達幾千萬兆帕。如此高溫高壓之下,會在大氣中迅速炸出一個直徑在1公里甚至數公里的,人眼看不見的瞬間真空區。由於這個真空區空間很大而且溫度很高,那麼在大氣層底部就會立即吸收附近的地面灰塵和核爆造成的其他破壞碎片,並且在自然界的大氣壓力之下,只需要不到萬分之一秒,這個真空區就開始迅速上升。期間一邊上升還一邊繼續吸收下層和周邊的空氣和灰塵進入其內部。隨著真空區吸收的熱空氣和核爆後的各種熱塵埃越來越多,那麼其騰起的速度也會不斷加快,只需要數秒的時間,這個真空區就會變成一個內部逐步填滿熱空氣和灰塵的低壓區。其不斷騰起上升的垂直路徑,就會變成蘑菇雲的“蘑菇莖”,
當不斷上升的中心低壓區翻騰到萬米以上時,其內部已經基本被從底部吸收的熱空氣和灰塵逐步填滿,於是整體上升速度就會下降。而騰起雲團邊緣的溫度和壓力開始降低。當與周邊空氣壓力和溫度大體相同後,雲團的邊緣就會向外擴散並且開始下垂翻滾,於是就成為非常巨大的蘑菇傘蓋狀雲團。而核爆蘑菇雲最終騰起的高度,與核爆的釋放總能量呈正比,也就是當量越大的核爆,其蘑菇雲騰起的最大高度就越高。如果只有數萬當量的裂變爆炸,那麼蘑菇雲騰起的最大高度也就在1.5萬米左右。而像炸彈沙皇那種超過5000萬噸TNT 當量的最強核爆,其蘑菇雲的最高點超過4.5萬米,蘑菇雲的邊緣範圍也有數十公里,比小當量核爆後的蘑菇雲整體大得多。至於在核爆傘蓋和核爆雲莖之間會出現“套裙圈”現象,
其實是早期的真空區吸收的大量地面灰塵和其他粉碎物質。隨著核爆雲中心上升到一定高度後,遇到高空冷空氣,其內部溫度開始下降,因此在重力的作用下出現逐步沉降的現象,而沉降大多發生的邊緣,中間部分仍然在吸收地面的上升氣流和灰塵,因此就出現了套裙圈。那麼部分天然蘑菇為何也呈現類似的外形呢?這就是所有天然蘑菇都是真菌發育形成,真菌原本在腐爛的植物內部先集中性細胞分裂,最後才突出地面形成蘑菇。其實真菌是先在腐爛植物內部吸收物質和能量,達到一定程度後才集中爆發。其菌絲最終爆發性生長的數量非常驚人,是原先生長出地面之前的數億倍。這種爆發雖然不是爆炸,但是效果和核爆的巨大擴張非常類似。於是爆發性生長繁殖的真菌菌絲只能快速突出地面。其過程非常像核爆後的真空區快速上升。
而真菌突出地面生長到一定程度後,菌絲細胞的擴張和自重之間逐步形成平衡狀態,最後的外形基本就是一個小傘。而突出向上生長期間也有部分菌絲在重力下出現下垂,於是也有了一圈或者幾圈傘柄套裙的現象。由此可見,不論蘑菇的爆炸生長還是蘑菇雲的爆發過程,都是物質突然膨脹擴散後,在地球重力和大氣壓力下,自然選擇後形成的最佳平衡態,因此兩者外觀有很大的相似性也就可以理解了。最後特別強調一點,本文中選取的鮮豔的傘狀蘑菇圖片,其實是有毒的,學名就叫做紅傘毒蕈。不採食不明野蘑菇是避免中毒的最佳途徑。