چرا انفجار بمب اتمی تولید ابرهای قارچ مانند می کند؟

این پدیده به ناپایداری ریلای-تیلور یا همرفت حرارتی مربوط می شود. شروع این پدیده با انفجاری است که تولید یک ابر کومولوس پرفشار می نماید. کره گازهای داغ در حال اشتعال در تمامی جهات به بیرون منبسط می‌شود. از آنجایی که این کره سوزان از گازهای در حال شتاب داغتر و در نتیجه رقیقتر از هوای پیرامون است، با سرعت بسیار زیادی شروع به بالارفتن می کند. این امر در نهایت کلاهک قارچ را پدید می آورد.

با صعود کره سوزان، هوای پشت سر آن داغ شده و یک اثر دودکش مانند ایجاد می کند که دود وگازهای موجود در لبه بیرونی دودکش را به درون می کشد. این امر ساقه قارچ انفجار اتمی را می سازد.

این تصور که کلاهک قارچ به سمت پایین و حول ساقه تاب می خورد نتیجه تفاوت در دمای مرکز کلاهک و لبه‌های بیرونی آن است. مرکز داغتر بوده و سریعتر صعود می کند ولی لبه های بیرونی به سمت ساقه مکیده می شوند.

به محض اینکه ابر انفجاری به نقطه معینی در اتمسفررسید، یعنی جایی که چگالی ابر گازی معادل چگالی هوای پیرامونی است، پراکنده شده و کلاهک هموارمی شود.

تمامی این فرایند با نظریه ناپایداری ریلای-تیلور قابل توجیه است. این ناپایداری در فیزیک به خوبی شناخته شده است واختلاط میان دو ماده متفاوت با چگالی های مختلف و شتابدار را توجیه می کند. در مورد یک بمب اتمی، شتاب وگازهای داغتر باعث ایجاد تفاوت در چگالی مواد می شوند، تفاوتی که در اثر انفجار پدید می آید.

همانطور که از تصویر فوق نیز پیداست انفجارات اتمی علاوه بر قارچ ترسناک خود، یک حلقه ابری به دور کلاهک قارچ نیز ایجاد می‌کنند. موج انفجار باعث تراکم گازها در جبهه موج می شود لیکن به دنبال آن یک فازمنفی می‌آید که نوعی خلا پس از عبور موج باقی می گذارد. این امر باعث کاهش دما می شود که به همراه افت پایین نقطه شبنم را نیز تنزل می دهد. در نتیجه آب موجود در هوا بسرعت میعان پیدا کرده و یک ابر موقتی ایجاد می‌شود. این ابر را به نام ابر ویلسون نیز می نامند که درآزمایشگاه موفق به ایجاد این پدیده شده است.

منبع:

http://www.todayifoundout.com/index.php/2013/11/nuclear-bombs-create-mushroom-cloud/