Đám mây hình nấm

Cột khói hình nấm của bom nguyên tử ném xuống thành phố Nagasaki, Nhật Bản vào ngày 9 tháng 8 năm 1945.

Một đám mây hình nấm là một đám mây có hình nấm ngưng kết bởi đám hơi nước hoặc các mảnh vỡ từ các vụ nổ lớn. Chúng thường được liên tưởng tới các vụ nổ hạt nhân, tuy rằng bất kể vụ nổ nào đủ lớn đều có thể tạo nên một hiệu ứng tương tự. Chúng có thể gây bởi các vũ khí quy ước uy lực mạnh như bom cha hay dung nham núi lửa hay các vụ va chạm lớn trong tự nhiên cũng có thể tạo nên các đám mây hình nấm.

Đám mây hình nấm là kết quả của sự hình thành đột ngột các dòng khí khổng lồ có mật độ thấp và nóng ở gần mặt đất, từ đó chúng tạo ra hiệu ứng ổn định Rayleigh-Taylor. Khối khí nóng dâng lên nhanh chóng và chuyển động hỗn loạn xoáy tròn quanh biên cuốn theo khói và các mảnh vỡ vật chất tạo thành thân nấm. Dòng không khí nóng dâng cao mãi cuối cùng chúng đạt tới độ ổn định khi mà nhiệt độ giảm và mật độ không thể thấp hơn không khí ở đó nữa thì tỏa ra xung quanh, hình thành mũ nấm trước khi rơi xuống.

Nguồn gốc thuật ngữ

Đám mây dung nham của núi lửa Redoubt Volcano trong đợt phun trào năm 1990

Mặc dù thuật ngữ này đã bắt đầu xuất hiện từ những năm 1950 nhưng các đám mây nấm tạo bởi các vụ nổ đã được mô tả trước kỉ nguyên nguyên tử. Chẳng hạn Thời báo Times xuất bản ngày 1 tháng 10 năm 1937 đã mô tả cuộc tấn công của Nhật Bản vào Thượng Hải Trung Quốc đã tạo nên "một cột khói khổng lồ". Trong suốt Chiến tranh thế giới thứ 2 các mô tả về các đám mây nấm cũng tương đối phổ biến. Đám mây trong vụ ném quả bom nguyên tử xuống Nagasaki, Nhật Bản được mô tả trong tuần báo The Times ở London vào ngày 13 Tháng 8 1945 như là một "chiếc nấm khổng lồ của khói bụi". Cuối năm 1946, chiến dịch Crossroads về thử nghiệm bom hạt nhân đã mô tả có một đám mây hình "hoa cải" nhưng phóng viên lúc đó cũng nói rằng "nấm, nay đã trở thành một biểu tượng của thời kỳ nguyên tử".(Weart 1988)

Vật lý học

Các đám mây nấm được hình thành từ nhiều dạng nổ lớn dưới tác động của trọng lực trái đất, mặc dù chúng thường được biết đến như là kết quả của các vụ nổ hạt nhân. Vũ khí hạt nhân thường được kích nổ trên mặt đất nhằm đạt hiệu quả tối đa sự phân tán năng lượng của quả cầu lửa. Ngay sau khi kích nổ, quả cầu lửa hạt nhân tự đẩy lên cao với nguyên lý giống như những quả bóng bay. Khi nó lên cao dần, không khí bị cuộn lên theo (giống như khói thoát ra từ ống khói) tạo ra dòng khí nóng gọi là hậu-phong (afterwinds), còn không khí phía trên cùng cuộn tròn theo hình vòng xuyến (toroid). Nếu điểm nổ đủ thấp thì bụi đất đá và các mảnh vỡ ở mặt đất sẽ cuốn theo tạo nên đám mây nấm. Nhưng nếu điểm nổ quá cao so với mặt đất thì nó sẽ không tạo ra đám mây nấm, thay vào đó là đám bụi phóng xạ ở mức cao và các chất bị phân rã khác sẽ bị gió phân tán, nếu gặp trời mưa nó sẽ tạo ra mưa phóng xạ hạt nhân.^[1]

Những vụ nổ dưới lòng đất hoặc sâu dưới nước cũng không tạo thành đám mây nấm mà nó sẽ làm hóa hơi một khối lượng khổng lồ đất hoặc nước. Tuy nhiên, nếu vụ nổ dưới nước nhưng ở gần mặt nước thì có thể tạo ra đám mây nấm giống như hiệu ứng đám mây rỗng.

Kèm theo đám mây nấm thường là các đám hơi nước mau tan được biết tới như các vòng hơi nước (vapor rings). Đó là nhiệt độ cao làm nước bốc hơi và hơi nước bị sóng xung kích làm ngưng lại quanh điểm nổ.

Những vệt khói nhìn từ bên trái cho phép quan sát sóng xung kích

Tham khảo

^ (Glasstone and Dolan 1971)

Batchelor, G. K. An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1967.
Glasstone, Samuel, and Dolan, Philip J. The Effects of Nuclear Weapons, 3rd edn. Washington, DC: United States Department of Defense and Energy Research and Development Administration, 1977. (esp. "Chronological development of an air-burst" Lưu trữ 2005-12-04 tại Wayback Machine and "Description of Air and Surface Bursts" in Chapter II) (This entire book is available here: http://www.princeton.edu/~globsec/publications/effects/effects.shtml Lưu trữ 2009-02-27 tại Wayback Machine.)
Vigh, Jonathan. Mechanisms by Which the Atmosphere Adjusts to an Extremely Large Explosive Event, 2001. (See: http://euler.atmos.colostate.edu/~vigh/other_works/at735/vigh_adjustment_mechanisms.pdf Lưu trữ 2008-09-05 tại Wayback Machine.)
Weart, Spencer. Nuclear Fear: A History of Images. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1988.

Liên kết ngoài

Carey Sublette's Nuclear Weapon Archive has many photographs of mushroom clouds
DOE Nevada Site Office Lưu trữ 2009-10-29 tại Wayback Machine has many photographs of nuclear tests conducted at the Nevada Test Site and elsewhere

[1] (Glasstone and Dolan 1971)

[1]