第一次波形记录

第二次波形记录

　　出品：科普中国

　　制作：中国科学院物理研究所

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　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。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。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。

　　等值换算，战斧式巡航导弹的TNT当量约为454千克，即第一次爆炸相当于近7个战斧式巡航导弹的能量，第二次爆炸的能量则接近于46个战斧式巡航导弹落地爆炸。

　　如果以依阿华战列舰16寸炮炮弹(54公斤高爆炸药)约127千克TNT当量进行换算，第二次爆炸的威力相当于超过了165枚美国二战最大的依阿华级战列舰的406毫米主炮炮弹的威力。

　　要想更形象地了解TNT当量，威力对照表如下：

　　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。

　　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。

　　（文中部分材料来源于新京报、北青报、百度网）