核彈能破壞颱風嗎?為什麼美國國會禁止總統使用核彈改變天氣?

2020-12-07 寒武紀科學館

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

2020年6月,美國國會提出一項法案:禁止總統部署任何戰略武器,例如核彈,以改變天氣狀況,主要包括颱風、龍捲風。

這聽起來像科幻小說中的情節,但是全世界每年由於颱風損失慘重,有些科學家甚至想出用核彈來馴服颶風。但是人類真的可以馴服颱風嗎?人類可以控制天氣嗎?

颱風和颶風有什麼區別?

討論我們是否可以控制風暴,我們需要了解是什麼使風暴如此強大。

熱帶氣旋由位於熱帶水域(即距赤道25度以內的水域)上的大氣層中的溫度差引起。當熱帶氣旋的風速達到每秒約17米時,風暴正式升級為熱帶風暴。

如果這些風速達到每小時120千米以上,則熱帶風暴將再次升級。如果它形成於大西洋或東太平洋,則稱為颶風。如果它生長在西北太平洋以外,那就叫做颱風。所以在中國我們把熱帶風暴成為颱風,例如今年的黑格比颱風;在美國則稱熱帶風暴成為颶風。

颱風可以產生令人難以置信的能量,大西洋海洋和氣象實驗室估計單個颶風可以釋放出全世界200倍的發電量。

那麼颱風能量從何而來呢?

颱風超高速運行似乎是一個明顯的答案,它們蘊藏巨大的動能。假設風暴以150千米/小時的速度狂奔,並散布在60公裡的半徑內,那麼颶風可產生的能量約為1.5萬億瓦電量。

但是颱風的大部分能量實際上來自水蒸氣凝結的熱能,即大氣中水蒸氣凝結形成雨滴時釋放的熱量。颶風每天平均產生1.5釐米的降雨,總共可產生超過2 x 10^ 16立方釐米的雨水。因此,即使每滴水僅釋放一點能量,它們的總和也非常巨大。平均颶風產生的雨水將導致每天釋放5.2 x 10 ^19焦耳能量,即600萬億瓦電量。

我們能預測颱風嗎?

隨著全球氣候的變暖,極端的氣候事件頻發,颱風事件的強度和頻率增加是這些氣候變化模型主要預測目標之一。

但是,颱風模式的建模非常複雜,基於氣候變化模型的預測更加複雜。這並不像在單個颱風事件和氣候變化導致的複雜活動網絡之間建立清晰的聯繫那樣簡單。所以人類依舊無法預測颱風的產生與形成。

但是隨著科技的進步,人類可以通過探空氣球、飛機監測、氣象雷達、氣象衛星等手段監測單個颱風的規模和移動路徑。

那麼,在一場颱風發生之後引爆核彈是否可以摧毀它們呢?

正如美國國會所想像得使用核武器炸毀這種風暴,看起來輕而易舉。但是讓我們看一下這些數字。

在廣島炸彈釋放6.3×10 ^13焦耳(等效於15000噸)TNT的能量。現代核彈的威力要高几個數量級,有些甚至在數百萬噸的TNT範圍內。但是這些核武器仍然無法與普通颶風相提並論,颱風的能量釋放速度大約是每20分鐘引爆10兆噸核彈的速度。

所以,一旦核彈被引爆,不僅無法摧毀颱風,而且核爆殘留的放射性物質將隨颱風擴散。

在颱風這些大自然的力量面前是人類非常渺小,對於這些災難,人類只能通過採取防備措施,例如建造更安全的建築物並建立預警系統,使人們有更多的時間做出反應,轉移資產,最大限度地減少颱風造成的破壞。

——全文完——

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