為什么炸彈在水下爆炸的威力會更大?水壓不應該阻擋爆炸嗎?
2022-06-02 08:47:00 來源:快科技
在一些警匪片中,我們經常可以看到主角為了躲避追擊而跳入水中,然后一大堆追兵對著水面掃射的情景。
事實上,由于水的阻力太大了,子彈在進入水中之后會被迅速減速,然后變得幾乎沒有任何殺傷力。
然而,有一個有趣的事實,另外一種武器——手榴彈或者其它炸彈,如果在水下爆炸的話,它的破壞力會比在水上大出許多倍。
炸彈的威力主要來自于什么?
除了核彈之外,其它所有炸彈都是以驚人的速度燃燒或分解化學元素來制造破壞力的,強烈的化學反應會在很短的時間內產生大量的熱量和氣體。
而這些熱量和氣體被壓縮在極小的空間內,在氣體自身因變多而膨脹的同時熱量也加劇了氣體膨脹,最終導致爆破。
這種爆破會帶來三種主要的殺傷力:破片殺傷,光熱輻射,以及沖擊波。
手榴彈的外殼經常被設計成由許多個方格組成的蛋形結構,其實就是為了在其爆炸時,這些小方格可以制造傷害,這就是所謂的破片殺傷。
由于手榴彈的投擲距離較短,為了不傷及自己,它的爆炸威力不會很強,所以需要增加這種破片的殺傷力。
關于光熱輻射,其實任何炸彈都會產生這種殺傷力,因為氣體被壓縮本身也會產生熱量,但是有一種炸彈把這一點做到了極致——那就是白磷彈。
白磷彈的爆炸威力也不是很強,但是它會通過釋放可燃物在空氣中燃燒來制造殺傷力,據說白磷彈給許多戰士留下終身陰影。
事實上,炸彈真正的威力并不是來自于這兩種方式,而是沖擊波,如果一顆炸彈要炸毀一座建筑物的話,它需要強大的沖擊波,而不是更多的破片和光熱。
可以說普通炸彈的威力強不強,就看它能產生多大的沖擊波,而沖擊波是炸彈內部壓力、溫度和密度劇烈變化導致的,它取決于外殼材料,以及內部爆炸材料當量。
沖擊波和普通波一樣,它也攜帶能量并在介質中傳播,所以可以摧毀物體或者推動破片前進。
不過,它的速度超過了音速,所以事實上爆炸的聲音就是產生沖擊波時引發的音爆。
對于有機體而言,當接觸到在空氣中傳播的沖擊波時,其實身體會反射大部分力,這是因為身體的密度遠高于那些快速移動的氣體分子。
但是,我們身體的一些器官含有氣體,這意味著這些氣體會和空氣一樣被沖擊波壓縮和膨脹,結果就是會在器官中內爆,所以遇到沖擊波時往往是那些含氣體的器官破裂,比如肺部、腸道和耳朵。
這個過程和電影中的獅吼功演義的情況差不多。
為什么水下爆炸威力更大?
說了這么多,這和水下爆炸威力更大有什么關系呢?
關系就在于沖擊波在壓縮和膨脹傳播介質(空氣)的過程會逐漸失去能量,而水通常被認為是不可壓縮的(水只有在極大壓力才可以壓縮),這意味著沖擊波在水中傳播的話,基本不會因此而失去能量。
另外,水的密度比空氣大很多,相同的爆炸范圍(體積)內水要重得多,這意味著沖擊波很難像空氣那樣推動水,結果也是很少失去能量。
這兩個特性相結合,讓水成為爆炸沖擊波極好的傳播介質,它的能量很少損失在其中。
其實準確地說,不是水中爆炸的威力更大,而是其能量能夠傳播范圍更大、更遠。
相同的一枚手榴彈,無論它在哪里爆炸,它所釋放的能量基本是一樣的,只是在空氣中時,由于沖擊波能量的快速損耗,最終它的殺傷力所能影響的范圍就更小了。
在這里再提一下核彈的爆炸,其實水中爆炸的核彈不僅會產生更大威力,它還會制造更多的核污染,因為不僅是自身核反應的產物,還有中子暴露對水的影響。
雖然,水(H2O)的兩個元素都會吸收中子,分別變成氘和氧-17,不過好在這兩個都是穩定同位素。
然而,如果是海水的話,其中氯化鈉(NaCl)的兩個元素也都會吸收中子,從而形成鈉-24和氯-36,這兩個都是放射性同位素,其中鈉-24的半衰期只有15小時,氯-36的半衰期則為300,000年。
如果核彈在海水中引爆的話,除了它產生影響巨大的沖擊波外,海水中的鈉會成為最危險的污染物,因為它的半衰期很短。
最后
雖然,水中爆炸的威力會更大有一點點反直覺,但估計很多人都曾經歷過,只是可能沒注意到而已。
有一個比較典型的例子,就是小時候玩鞭炮的時候,如果把鞭炮直接丟進玻璃瓶中,一般很難把玻璃瓶炸碎,但如果加入水的話就很容易把玻璃瓶震碎。
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