Chắc hẳn bạn đã nhiều lần nhìn thấy cảnh bom nguyên tử nổ trên truyền hình cũng như trên internet. Nhưng bạn đã bao giờ thắc mắc tại sao bom nguyên tử lại nổ thành hình cây nấm, cơ chế vật lý nào đã khiến cho vụ nổ có hình thù như vậy?
Thành phố Hiroshima trước và sau vụ Mỹ ném bom nguyên tử
Ban đầu, vụ nổ tạo ra một đám mây khí nóng hình quả cầu. Quả cầu khí nóng này mở rộng kích thước của nó theo tất cả các hướng. Tuy nhiên, quả cầu khí nóng có nhiệt độ cao hơn hẳn so với môi trường xung quanh nên mật độ của nó (bạn có thể hiểu mật độ là số phân tử khí trong một đơn vị thể tích) cũng thấp hơn. Và như chúng ta đã biết, quá trình đối lưu sẽ khiến quả cầu khí nóng này bốc lên cao một cách nhanh chóng. Quá trình bốc lên cao này sẽ khiến quả cầu khí biến dạng thành hình mũ nấm.
Quả cầu khí nóng bốc lên cao và để lại phía dưới một vùng chân không. Vùng chân không này sẽ hút không khí và khói ở xung quanh tạo thành hình thân nấm (cuống nấm).
Do sự khác biệt về nhiệt độ giữa trung tâm mũ nấm và phần ngoài rìa của nó nên mũ nấm sẽ cuộn xuống vào bao quanh phần thân nấm. Trung tâm mũ nấm nóng hơn nên sẽ bốc lên cao nhanh hơn, phần ngoài rìa bốc lên cao chậm hơn nên sẽ tạo ảo giác là nó đang cuộn xuống.
Khi mũ nấm bốc cao đến một độ cao nhất định trong khí quyển – khi mà mật độ của khối khí nóng ngang bằng với mật độ của không khí xung quanh, thì nó sẽ lan toả ra và tạo thành một chiếc mũ nấm rất đẹp.
Toàn bộ quá trình được mô tả phía trên được gọi theo thuật ngữ khoa học là sự bất ổn Rayleigh – Taylor. Sự bất ổn này rất nổi tiếng trong vật lý, nói về sự kết hợp giữa hai chất khác nhau (chủ yếu là chất lỏng hoặc chất khí) có mật độ khác nhau và đang trong quá trình tăng tốc. Trong trường hợp của bom nguyên tử thì gia tốc, khối khí nóng và sự chênh lệch mật độ được gây ra bởi vụ nổ.
Vì vậy, bạn không nhất thiết cần phải có một quả bom nguyên tử để tạo ra một đám mây hình nấm. Tất cả những gì bạn cần là có đủ năng lượng để cung cấp cho một chuyển động nhanh chóng và một hỗn hợp các vật liệu có mật độ khác nhau.
Ù ôi, đọc đến đây não bạn đã thông được chút nào chưa? Có những điều không thể tưởng tượng nổi nếu không được giải thích kĩ càng đúng không nào? Nếu các bạn cảm thấy tò mò và thú vị thì hãy theo dõi chuyên mục này thường xuyên nhé, còn nhiều điều lạ lùng và ngạc nhiên chờ đón các bạn đấy!
