“大伊万”到底有多强？ 第1页

关于赫鲁晓夫炸弹（又称沙皇炸弹，沙皇氢弹，大伊万）的杀伤破坏范围，网上有很多夸张失实的YY数据在流传，故本人感到有一一澄清的必要性

一、冲击波的杀伤范围：网上流传的几个说法是，“55公里之外的房屋全毁”，“数百公里内的木质房屋全毁”，“爆炸所产生的暴风压力就高达每平方吋300磅,足足吹送了将近1000公里的范围”

首先给出本人评价：编造这些数据的人毫无科学素养
接下来开始证明：
1、若要以冲击波进行大范围的杀伤破坏，则核弹的爆炸方式必然为空爆，在此前提下，冲击波杀伤半径的大小由两个基本定律确定：
第一，爆炸相似律。即当冲击波超压一定时，冲击波的传播距离与爆炸当量的立方根成正比：

第二，比例爆高可影响冲击波超压的传播距离。核爆冲击波是以爆心为球心，向四周作球面状扩散，当冲击波接触到地面时，地面会对入射的冲击波产生反射作用，由此形成的反射波会与入射波合成在一起，这就是所谓的“地面合成波”，而对超压一定的合成波来说，存在一个最佳的“比例爆高”（H/Q^(1/3)，H为爆炸高度，单位：米，Q为爆炸当量，单位：千吨），使得该超压的传播距离最大。通常来说，计算不同距离上的超压值是非常复杂的（要考虑当量、爆炸高度等因素），故为了方便计算，人们先针对某一特定的超压值，绘制出当量为一千吨的核爆炸在不同高度、不同距离上的等超压曲线，再将多个超压值对应的等超压曲线绘制在一起，最终便形成了“地面合成波等超压曲线图”。实际计算时，可根据爆炸相似律推算出任意当量、任意爆高的核爆炸在任意距离上的超压值（或是某个特定超压值对应的传播距离）：

而在比例爆高相等时，爆炸相似律里的“距爆心距离”可替换为“距爆心投影点的距离”：

2、根据网上流传的说法，距大伊万爆心投影点55公里之外的建筑，多为砖木结构，而如果要造成全毁的效果，显然应满足下表所说的“严重破坏”：

若要对砖木结构造成“严重破坏”，所需的超压值应为1.5*10^4Pa：

3、大伊万的爆炸当量约为5000万吨，爆炸高度约为4000米，则其比例爆高应为：
4000/50000^(1/3)≈108 米/(千吨)^(1/3)
而在1千吨当量的等超压曲线图中，当爆高H在108米左右时，超压1.4*10^4Pa所对应的传播距离不会超过0.9公里，而超压1.5*10^4Pa所对应的传播距离也必然小于这个值
我们就以0.9公里来算，可以立即得出，大伊万摧毁砖木建筑的距离不会超过：
0.9*50000^(1/3)≈33公里
到了这一步，所谓的“55公里之外全毁”已被彻底揭穿

至于另外两个数据：“数百公里内的木质房屋全毁”，“每平方吋300磅的压力吹送了将近1000公里”
可以简单计算一下：将“数百公里”取为200公里（用最短距离估算），可知大伊万的比例距离为：
200/50000^(1/3)=5.4 公里/千吨^(1/3)
当量为1千吨时，若比例距离相同（当比例距离相等时，超压相等），则当量1千吨对应的距离即为5.4公里
再根据另一张等超压曲线图：

可以立即看出，5.4公里（5400米）对应的超压值连2.4*10^3Pa都远远不如（给砖木建筑造成轻微破坏需要6*10^3Pa）

再来说说所谓的“每平方吋300磅的压力吹送了将近1000公里”，这根本就是无稽之谈：每平方吋300磅的压强相当于2.068*10^6Pa，其传播距离在当量1千吨的等超压曲线图上连100米都没有（爆高取108米）：

所以在大伊万的爆炸中，这个极高超压的传播距离不要说1000公里了，就是10公里都远远达不到！！

二、光辐射的杀伤范围：网上流传的说法是，“能给100公里远的人造成三度烧伤”

首先明确光辐射烧伤的伤情分级：

在不考虑大气衰减的理论假设下（其实这个假设根本不可能成立，因为即便在能见度最好的天气里，大气对光辐射的衰减也是非常显著的，此处为了计算方便，暂不考虑大气透射率的影响），核爆光冲量的计算公式为：

其中，Q为核爆炸当量，fG为光当量系数，计算公式为：

公式中各变量的单位如下：

则当r=100公里=10^5米时，光冲量U约为4.57*10^5 （J/m^2）
换言之，即便不考虑大气的衰减作用，距爆心100公里处的人也顶多遭到轻度烧伤，一旦将大气透射率计算进来，即便大气能见度非常好，最终结果也会远小于上述理论值

三、大伊万的爆炸是否在爆心投影点附近制造出大坑：网上流传的说法是，“爆心下方的地面被来自空中的巨大的冲击能量隔空砸出一个直径超过3公里的大坑。在高空俯拍的爆心地面，中心像一个陨石坑，方圆几十公里的地面已经塌陷”

对于这段YY，本人仅以四个字进行评价：地摊文学

事实上，当核爆炸的比例爆高大于 35米/(千吨)^(1/3) 时，地面就不会成坑了：

而大伊万的比例爆高已经达到 108 米/(千吨)^(1/3) ，所以“直径3公里的大坑”纯属子虚乌有，至于“方圆几十公里的地面已经塌陷”，那更是一个典型的民科笑话

四、大伊万的爆炸是否融化了大片冰层：

网上流传的说法是：3米厚度，直径为20公里的冰层被融化

我们只计算0℃的冰层融化成0℃的水所需要的热量：

3米厚度，直径为20公里的冰层，其质量应为：

ρ_冰*V_冰=ρ_冰*3*π*r^2=0.9*10^3*3*3.14*(10^4)^2=8.478*10^11 kg

冰的熔化热为：335*10^3 J/kg

假设该冰层的温度为0℃，则其融化成0℃的水所需的热量Q应为：2.84*10^17 J

一吨TNT的爆炸能量为：4.2*10^9 J

所以热量Q在“数值”上相当于6760万吨TNT

注意，上述计算并未包含北极冰层升温至0℃所需的热量（大伊万的试验日期为10月30日，而新地岛的冬季气温为：-22℃至-16℃）

由以上分析可知，即便大伊万的所有能量（5000万吨TNT当量）全部转化为热能（实际上这是不可能的，因为冲击波会带走将近一半的能量），且这部分热能全被冰层所吸收（这也是不可能的，因为核爆炸的热辐射（即光辐射）会向四面八方作球状扩散），融化如此规模的冰层也是不可能的，因为大伊万连0℃相变的能量需求都满足不了

PS：有网友在回复中提到，大伊万设计当量为1亿吨，后来又减半至5000万吨，这似乎可以证明其冲击波摧毁半径非常大（成百上千公里），但遗憾的是，真相并非如此：爆炸相似律已经对冲击波的传播距离有了非常大的限制，即当量要增加至1000倍，某冲击波超压的传播距离才会增长至10倍---冲击波的传播距离是与当量的“立方根”成正比，因此就冲击波的作用范围而言，一亿吨和5000万吨的差别并不大（两者当量仅相差一倍）

那前苏联为何要将当量减半呢？这是因为核爆炸的杀伤破坏因素不是只有冲击波或光辐射，核电磁脉冲也是一种很重要的杀伤因素，而对于大伊万这种超高当量的特大型核弹来说，其核电磁脉冲的作用范围显然会非常广，这样一来，考虑到己方电子、电气设备的安全，当量减半也就势在必行了