图解:21吨TNT爆炸的威力有多大?

出处:新浪科技

8月12日晚23时30分左右,天津滨海新区开发区发生剧烈爆炸,爆炸火光冲天。8月12日23:30左右,天津滨海新区瑞海国际物流中心发生爆炸,现场情况危急。截止13日19时,爆炸事故共造成50人死亡;住院治疗701人,其中重症伤员71人。

国家地震台网清晰记录到了12日晚间天津发生的爆炸事故,共有两次爆炸,间隔约30秒,第二次震级更高,通过分析波形记录测算出,爆炸威力相当于21吨TNT。

第一次波形记录

第二次波形记录

爆炸引起的冲击波造成了周边地区建筑物不同程度的损毁,现场腾起巨大的蘑菇云。各媒体新闻中如TNT当量、冲击波等物理名词该如何理解?

TNT当量

很多人好奇TNT当量的概念,TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨TNT炸药爆炸所释放的能量。TNT炸药的数量又被使用作为能量单位,每公斤可产生420万焦耳的能量,1吨TNT相等于4.2千兆焦耳,一百万吨相等于4200兆兆焦耳,通常也作为核武器爆炸当量的单位来使用。

从波形记录结果看,第一次爆炸相当于3吨TNT,第二次爆炸在30秒种后,相当于21吨TNT。

MARK II手榴弹,军事战争中最常用的手榴弹型号。内部填充70克装的奥克托火药和tnt的混合炸药,其威力相当于纯TNT的175%。在杀伤力方面,MARK II手榴弹杀伤半径为5至10码(约等于4.5-9米)。21吨TNT约等于17万颗手榴弹同时轰炸的效果。

120mm坦克炮弹(KEW-A1),1.4千克TNT当量,21吨TNT约等于15000发坦克弹轰炸。

战斧式巡航导弹 (TLAM-C),爆炸能量约为454千克TNT当量。可以洞穿任何水面舰只 ,可以炸塌任何坚固的工事掩体,有效杀伤半径超过500米 。官方数据显示,此次爆炸约等于53颗战斧巡航导弹的爆炸效果。

二战中,“小男孩”原子弹曾使得广岛这座城市被夷为平地。小男孩原子弹的威力为1.5万吨TNT的当量,如果进行换算的话,天津爆炸事件的局部爆炸力大约是“小男孩”原子弹爆炸效果的千分之1.4。威力巨大!

除了与军事武器进行比较之外,也可以与一般的自然现象进类比,包括龙卷风。据介绍,一般龙卷风所携带的能量约为 8.6吨TNT当量,也就是说此次爆炸约合平均龙卷风威力的2.5倍。

要想更形象地了解TNT当量,威力对照表如下:

蘑菇云的产生

天津爆炸现场腾起了数十米高的蘑菇云,那么爆炸为什么会产生蘑菇云呢?

蘑菇云,指的是由于爆炸而产生的强大的爆炸云,形状类似于蘑菇,上头大,下面小,由此而得名。云里面可能有浓烟,火焰和杂物,现代一般特指原子弹或者氢弹等核武器爆炸后形成的云。火山爆发或天体撞击也可能生成天然蘑菇云。蘑菇云高温高压迅速地影响着其周围的空气,大约极短的时间内就能使它周围的空气升温膨胀而又快速上升,并且依靠那上冲时的巨大能量将地面的石头、碎片、粉尘等各种物质粒上高空而形成蘑菇茎。而在上升 的过程中由于同周围低湿空气的接触,这就使得热气团的温度逐渐降到同周围气体的温度相同了,于是便向水平方向散开而形成蘑菇顶,这样一个完整的蘑菇云便形成了。 随着上升高度的增加,地面压力的逐渐减小,蘑菇茎部分的组成物便纷纷落下,最终一切恢复正常。

强大的冲击波

从该监控视频可见,一名男子站在大厅门前时,突然发生爆炸。爆炸冲击波瞬间将大门冲倒击碎,男子被掀翻并压在倒塌的大门下。离现场较远的网友拍摄的手机视频中也可见在看到爆炸后,房间也开始剧烈地摇晃震动,打开的窗户窗帘猛烈向屋内冲。附近建筑物玻璃几乎全碎。这便是冲击波的威力。

任何波源,当运动速度超过了其波的传播速度时,这种波动形式都可以称为冲击波,爆炸产生的冲击波称为爆炸波。其特点是波前的跳跃式变化,即产生一个锋面。锋面处介质的物理性质发生跃变,造成强烈的破坏作用。

冲击波效应主要以超压的挤压和动压的撞击,使人员受挤压、摔掷而损伤内脏或造成外伤、骨折、脑震荡等。冲击波的杀伤作用主要是由冲击波超压和冲击波作用时间来决定的。冲击波超压就是冲击波压强与空气静止时的气压(l个大气压)的压强差;冲击波作用时间就是冲击波超压所维持的时间。对于普通炸药在空中爆炸,当冲击波超压为0.1大气压时,就会引致门窗损坏、玻璃破碎;超压为0.5大气压时,能使屋顶掀盖;超压为1大气压时,会造成房屋倒塌。

对于人体而言,冲击波超压为0.5大气压时,人的耳膜破裂,内脏受伤;超压为1大气压时,作用在人体整个躯干的力可达4-5千公斤,在这么大的冲击力挤压下。人体内脏器官严重损伤,尤其会造成肺、肝、脾破裂,以至导致人员死亡。

所以很多人在不能预知当时爆炸实际威力的情况下拍摄视频,是十分危险的,要及时迅速找到安全的地方躲避好,谨防冲击波带来的房屋倒塌、玻璃碎裂或高空坠物。

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原文发表时间:2015-08-17

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