science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe zou de nucleaire winter eruit zien?

Galerij met afbeeldingen van kernenergie Een paddenstoelwolk van een kernproef snijdt door de wolken. Bekijk meer foto's van kernenergie. Lambert/Getty Images

Noem het paranoia of scherp inzicht, maar mensen hebben lang nagedacht over de mogelijkheid dat het einde van de wereld niet zal komen als gevolg van strijdende goden of een kosmisch ongeluk, maar vanwege onze eigen zelfdestructieve neigingen. Ooit nomaden in de oerwildernis, we hebben een technologische ladder beklommen, de mantel van de beschaving op zich hebben genomen en onszelf tot meester van de planeet hebben verklaard. Maar hoe lang kunnen we heersen over ons domein zonder onszelf te vernietigen? Ten slotte, als we niets anders hebben geleerd van "2001:A Space Odyssey, "Het is dat als je een aap een bot geeft, het zal onvermijdelijk een andere aap ermee doodslaan.

Genetisch vergroeid met ons woeste verleden, we hebben door de eeuwen heen een met bloed doordrenkt pad uitgestippeld. We hebben beschavingen vernietigd, oorlog gevoerd en het gezicht van de planeet getekend met onze vooruitgang -- en onze wapens zijn krachtiger geworden. Na de eerste succesvolle test van een kernwapen op 16 juli, 1945, Manhattan Project-directeur J. Robert Oppenheimer piekerde over de ernstige implicaties. Later, hij beriep zich op beroemde wijze op een citaat uit de Bhagavad Gita:"Nu ben ik de dood geworden, de vernietiger van werelden."

In de decennia na die ontploffing, de mensheid beefde van angst voor atoomwapens. Terwijl het wereldwijde nucleaire arsenaal groeide, dus, te, deed onze angst voor het soort oorlog dat we ermee zouden kunnen ontketenen. Toen wetenschappers de mogelijke gevolgen van een dergelijk conflict onderzochten, een nieuwe term kwam in de volkstaal: nucleaire winter . Als de aanblik van een paddestoelwolk die boven de horizon brandt suggereert dat de wereld zou kunnen eindigen met een knal, dan presenteert de nucleaire winter het idee dat de mensheid na de derde wereldoorlog heel goed zou kunnen sterven met een jammerklacht.

Sinds het begin van de jaren tachtig, dit scenario is doorgedrongen tot onze meest sombere visies op de toekomst:Plotseling, de lucht gloeit met de glans van duizend zonnen. Miljoenen levens verbranden tot as en schaduw. Eindelijk, terwijl nucleaire vuurstormen steden en bossen verbranden, Rookstromen stijgen op in de atmosfeer om de planeet in golvende, zwarte aswolken.

Het resultaat is 's middags duisternis, dalende temperaturen en de uiteindelijke dood van het leven op planeet Aarde.

Inhoud
  1. Kernoorlog en de atmosfeer
  2. Voorspelling voor uitsterven
  3. Debatteren over het einde van de wereld

Kernoorlog en de atmosfeer

Uitzicht vanaf Puerto Montt, Zuid-Chili, van een hoge kolom van as en lava die uit de Calbuco-vulkaan spuwt, op 22 april 2015. Diego Main/Stringer/Getty Images

De theorie van de nucleaire winter is in wezen een theorie van nevenschade aan het milieu. Hoewel een nucleaire aanval gericht kan zijn op de militaire infrastructuur of bevolkingscentra van een land, de aanval kan enorme schade toebrengen aan de atmosfeer van de aarde.

Het is gemakkelijk om de lucht die we inademen als vanzelfsprekend te beschouwen, maar de atmosfeer is een essentieel onderdeel van al het leven op deze planeet. In feite, wetenschappers geloven dat het samen met de eencellige organismen van de aarde is geëvolueerd naar zijn huidige staat. Het beschermt ons tegen gevaarlijke niveaus van zonnestraling, maar laat de zon ook toe om onze wereld te verwarmen. Zonlicht schijnt door de atmosfeer en verwarmt het oppervlak van de planeet, die vervolgens aardse straling uitzendt die de lucht verwarmt. Als er voldoende as uit brandende steden en bossen de lucht inging, het zou effectief kunnen werken als een paraplu, grote delen van de aarde afschermen van de zon. Als je de hoeveelheid zonlicht die naar de oppervlakte komt, vermindert, dan verlaag je de resulterende atmosferische temperatuur - en verstoor je mogelijk de fotosynthese.

Voorbeelden van dit scenario hebben zich in de recente geschiedenis op kleinere schaal voorgedaan. Bijvoorbeeld, de uitbarsting van de Indonesische vulkaan Krakatoa in 1883 heeft genoeg vulkanische as in de atmosfeer gestraald om de wereldtemperatuur een heel jaar met 1,2 graden C te verlagen [bron:Maynard]. Decennia eerder, in 1815, de uitbarsting van de berg Tambora in Indonesië blokkeerde genoeg zonlicht over de hele wereld om te veroorzaken wat bekend werd als "het jaar zonder zomer" [bron:Discovery Channel]

Dat volgende jaar, inwoners van de Verenigde Staten hadden zomersneeuw en temperaturen tussen 5 en 10 graden F (3 en 6 graden C) lager dan gemiddeld. Deze temperatuurdaling verwoestte de gewassen en veroorzaakte honderdduizenden doden, de mensen die in Indonesië omkwamen niet meegerekend. Sommige archeologen theoretiseren dat 65 miljoen jaar geleden een nog grotere ramp plaatsvond toen een asteroïde met de aarde in botsing kwam. Genaamd de K-T grens-extinctiegebeurtenis , sommige experts denken dat deze botsing genoeg as en puin in de atmosfeer heeft uitgestoten om een impact winter . Het uitgangspunt is hetzelfde als nucleaire winter, alleen met een andere methode om atmosferisch puin te genereren. Sommige paleontologen vermoeden dat de winter zo'n impact heeft gehad op het uitsterven van de dinosauriërs.

Natuurrampen zijn niet de enige bewezen temperatuurwisselaars. Aan het einde van de Perzische Golfoorlog van 1991, De Iraakse president Saddam Hoessein heeft 736 Koeweitse oliebronnen in brand gestoken. De branden woedden negen maanden lang, waarbij de gemiddelde lokale luchttemperatuur daalde met 18,3 graden F (10,2 graden C) [bron:McLaren].

Hoe ernstig deze voorbeelden ook lijken, nucleaire wintertheoretici gaven een veel somberder voorspelling als er een nucleaire oorlog zou uitbreken tussen de nucleaire supermachten van de Verenigde Staten en de toenmalige Sovjet-Unie. In de jaren tachtig voorspelden theoretici tien jaar durende gematigde dalingen van maar liefst 72 graden F (40 graden C) [bron:Perkins]. Zo'n winter zou een einde kunnen maken aan de vernietiging die de kernoorlog begon, de overlevenden op een huiveringwekkend pad van hongersnood en hongersnood sturen.

Nucleaire winter en de ozon

Sommige wetenschappers voorspellen dat de nucleaire winter zou worden gevolgd door een nog strengere lente. Ze theoretiseren dat het zonlicht dat door de rookwolken wordt teruggekaatst, stikstofoxiden in de stratosfeer zou opwarmen. Bij hoge temperaturen, de stikstofoxiden, die gevormd werd door verbrande zuurstof, zou de ozonlaag veel sneller afbreken dan normaal.

Voorspelling voor uitsterven

In de ergste nucleaire winterscenario's, planten zouden niet genoeg zonlicht ontvangen om fotosynthese te laten plaatsvinden. Chris Clor/Getty Images

In Carl Sagan en Richard Turco's boek "A Path Where No Man Thought", "De twee nucleaire wintertheoretici stellen zes klassen van nucleaire winter voor, die een kader bieden voor het begrijpen van de mogelijke atmosferische gevolgen van moderne oorlogsvoering.

  1. Minimale nucleaire winter :In het beste scenario voor een nucleaire oorlog , een voldoende kleine aanval zou minimale bewolking en weinig of geen impact op het milieu veroorzaken. Hoewel de schade die door gerichte gebieden wordt aangericht, aanzienlijk kan zijn, de rest van de wereld zou geen atmosferische gevolgen ondervinden.
  2. Marginale nucleaire winter :Sagan en Turco voorspellen een grimmig scenario voor zelfs een "marginale" nucleaire winter. Ze berekenen dat een paar nucleaire ontploffingen boven stedelijke centra in een ingeperkte nucleaire oorlog de temperatuur op het noordelijk halfrond met een paar graden zouden kunnen verlagen. De landbouwproductie zou eronder lijden, resulterend in hongersnood - vooral als het gepaard gaat met ernstige droogte. Terwijl een groot deel van de as in zwarte regen naar de aarde zou terugkeren, veel zou in de bovenste atmosfeer blijven. Sagan en Turco voorspellen dat het aantal doden door zo'n nucleaire winter gelijk zou zijn aan het aantal doden in de nucleaire oorlog. Alles onder de evenaar zou grotendeels onaangetast blijven, gezien de hemisferische scheiding van luchtstromen en het feit dat de meeste nucleaire doelen zich op het noordelijk halfrond bevinden.
  3. Nominale nucleaire winter :De auteurs beschouwen deze klasse van nucleaire winter als een low-end mogelijkheid voor een grootschalige nucleaire oorlog met de ontploffing van tussen 6, 000 en 12, 000 kernwapens. Overlevenden zouden donkere luchten doorstaan, wijdverbreide droogte, neerslag en wereldwijde temperatuurdalingen van 18,3 graden F (10 graden C) op het noordelijk halfrond. Het middaglicht zou slechts een derde zijn van wat het voor de oorlog was. In de volgende maanden, deze wolken zouden verdwijnen, en de zon leek heter te branden dan voorheen. Omdat kernexplosies een groot deel van de ozonlaag zouden hebben vernietigd, grotere hoeveelheden zonnestraling het aardoppervlak zouden bereiken. Het zuidelijk halfrond zou geen grote klimaatverandering ervaren.
  4. Aanzienlijke nucleaire winter :Dit scenario, na een volledige nucleaire oorlog, heeft catastrofale gevolgen voor het noordelijk halfrond:vriestemperaturen, wijdverbreide neerslag, vervuiling, ozonafbraak en verstoorde neerslag. Stel je een zwaarbewolkte dag voor - stel je nu voor dat die omstandigheden jarenlang aanhouden. Groene planten zouden nauwelijks genoeg zonlicht krijgen voor fotosynthese. Gewassen zouden mislukken, miljarden mensen zouden sterven, soorten zouden uitsterven en terwijl de mensheid waarschijnlijk zou overleven, beschaving zoals we die kennen misschien niet. Schade aan het zuidelijk halfrond zou afhangen van het aantal ontploffingen onder de evenaar.
  5. Zware nucleaire winter :In dit scenario, minder dan 1 procent van het zonlicht bereikt het aardoppervlak gedurende een periode van maanden, resulterend in temperatuurdalingen over de hele wereld en onvoldoende licht voor fotosynthese. Naast wijdverbreide hongersnood en vervuiling, Sagan en Turco voorspellen dat de landbouwproductie zou worden teruggebracht tot niveaus die sinds de Middeleeuwen niet meer zijn gezien.
  6. Extreme nucleaire winter :In dit worstcasescenario, op basis van de omstandigheden in 1990, bijna alle kernwapens ter wereld worden ingezet. Het resultaat zou volslagen duisternis zijn 's middags. Een groot deel van het leven van de planeet zou vergaan binnen de kille grenzen van deze zwarte, atmosferische tombe.

Echter, nucleaire winter is heel erg een theorie -- en een controversiële ook. Volgende, we zullen kijken naar hoe de theorie is geëvolueerd en waar deze nu staat.

Debatteren over het einde van de wereld

Het idee van een nucleaire winterwoestenij kan angstaanjagend zijn, maar is het realistisch? Roland Shainidze Fotografie/Getty Images

In veel opzichten, het debat over de nucleaire winter is vergelijkbaar met het debat over de opwarming van de aarde. In beide gevallen, het is gemakkelijk om de ene kant als alarmerend te classificeren en de andere te beschuldigen van ontkenning. Het is ook gemakkelijk om politieke motieven aan beide kanten toe te schrijven.

De atmosfeer is een ongelooflijk ingewikkeld systeem. Als je 5,5 biljard ton (4,99 biljard ton) gas hebt en talloze lokale, globaal, aardse en buitenaardse factoren die het in beweging brengen, het is moeilijk te begrijpen hoe het allemaal werkt. Zelfs geavanceerde computermodellen verliezen hun effectiviteit bij het voorspellen van het weer van meer dan een paar dagen. Het gebruik van deze modellen heeft geleid tot het idee van: chaos theorie en de Vlinder effect . De kleinste verandering kan enorme gevolgen hebben, en er is op zijn minst een hint van het onvoorspelbare in alles.

Tijdens de jaren zeventig, de National Academy of Sciences en het Amerikaanse Office of Technology Assessment beraadslaagden over de mogelijke milieueffecten van een nucleaire oorlog, en in 1982, de Zweedse Academie van Wetenschappen publiceerde "The Atmosphere after a Nuclear War:Twilight at Noon." Dit rapport voorspelde dat rook uit brandende steden en bossen het zonlicht zou kunnen verminderen - met gevaarlijke gevolgen. In 1983, atmosferische wetenschapper Richard Turco en astrochemicus Carl Sagan hebben samen met drie andere wetenschappers 'Global Atmospheric Consequences of Nuclear Explosions' gepubliceerd. Dit artikel, bekend als het TTAPS-rapport (afkorting van de auteursnamen:Turco, Toon, Ackerman, Pollack en Sagan), veel pers genereerde. De Verenigde Staten en de Sovjet-Unie hebben de bevindingen serieus overwogen - wat sommigen toeschrijven aan het kalmeren van triggerfingers tijdens de Koude Oorlog.

De TTAPS-bevindingen zijn afhankelijk van computerweermodellen uit de jaren 80. Maar vandaag, dergelijke technologie is verre van onfeilbaar. Hoewel de meeste wetenschappers het erover eens zijn dat een nucleaire oorlog enig effect zou hebben op de atmosfeer, niet iedereen is het eens over de ernst. Auteur Michael Crichton beschuldigde de TTAPS-auteurs van het beoefenen van "consensuswetenschap, " waarin speculatie, publieke opinie en politiek versterken onvolmaakte theorieën. Crichton betoogde dat hoewel consensuswetenschap ons vandaag iets nuttigs kan verkopen, het schept een gevaarlijk precedent voor de toekomst.

In 1990, de TTAPS-auteurs publiceerden herziene bevindingen op basis van nieuwe gegevens. De meer gematigde resultaten sussen sommige critici, maar er waren - en zijn - nog steeds afwijkende stemmen. Deze meningsverschillen komen neer op vier factoren, elk met zijn aandeel onbekenden of onkenbaarheden:

  1. Hoeveel materiaal moet er worden verbrand na een nucleaire uitwisseling?
  2. Hoeveel zou er in de atmosfeer blijven, en hoeveel zou er terugvallen op het aardoppervlak?
  3. Hoeveel zonlicht zouden zulke rookwolken afbuigen?
  4. In welk seizoen zou de aanval plaatsvinden? Als er tijdens de eigenlijke winter een aanval heeft plaatsgevonden, kunnen de resultaten veel minder ernstig zijn?

Naarmate ons begrip van de atmosfeer verbetert, wetenschappers blijven de gegevens toepassen op het vooruitzicht van een nucleaire oorlog. Hoewel het gemakkelijk is om naar nucleaire scenario's van de Koude Oorlog te kijken en de nucleaire winter af te doen als een bedreiging in de 21e eeuw, recente bevindingen suggereren dat we misschien verre van veilig zijn.

Met behulp van moderne klimaatmodellen, wetenschappers Brian Toon en Alan Robock theoretiseren dat zelfs een regionale nucleaire oorlog voor iedereen een marginale nucleaire winter kan veroorzaken. Volgens hun bevindingen uit 2007, als India en Pakistan elk 50 kernwapens naar elkaar zouden lanceren, de hele wereld zou 10 jaar rookwolken kunnen ervaren en een temperatuurdaling van drie jaar van ongeveer 2,25 graden F (1,25 graden C) [bron:Perkins]. Mede dankzij dit rapport het Bulletin of the Atomic Scientists bracht de Doomsday Clock twee minuten dichter bij middernacht.

We zijn nog geen volledige eeuw in het nucleaire tijdperk, maar tot nu toe hebben we zelfs een regionale kernoorlog vermeden. Houdt deze patstelling stand? Of zullen mensen uiteindelijk nucleaire wintertheorieën uit de eerste hand kunnen testen?

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe Fallout Shelters werken
  • Hoe de opwarming van de aarde werkt
  • Hoe de nucleaire wapenwedloop werkt
  • Hoe kernbommen werken
  • Hoe de ozonlaag werkt
  • Hoe het weer werkt

Meer geweldige links

  • Meer informatie:"Aftellen tot nul"
  • De Doomsday Clock
  • Wereldwijde atmosferische gevolgen van nucleaire oorlog (TTAPS-rapport)

bronnen

  • bruin, Malcolm W. "Nucleaire wintertheoretici trekken zich terug." New York Times. 23 januari 1990. (29 december, 2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9C0CE3D91739F930A15752C0A966958260
  • Chang, Kenneth. "Edward N. Lorenz, een meteoroloog en een vader van de chaostheorie, Overlijdt op 90. New York Times. 17 april, 2008. (25 september, 2008) http://www.nytimes.com/2008/04/17/us/17lorenz.html?_r=2&scp=1&sq=edward%20lorenz&st=cse&oref=slogin
  • Crichton, Michaël. "Aliens veroorzaken opwarming van de aarde." 17 januari 2003. (29 december, 2008) http://www.crichton-official.com/speech-alienscauseglobalwarming.html
  • "Dino-impact gaf de aarde de kilte." BBC nieuws. 31 mei 2004. (29 december, 2008) http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/3750765.stm
  • "Evolutie van de atmosfeer." Britannica Online Encyclopedie. 2008. (8 aug., 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/1424734/evolution-of-the-atmosphere
  • "Extreme aarde." Discovery Channel. 2008. (31 december, 2008) http://www.discoverychannel.co.uk/earth/year_without_summer/index.shtml
  • Keim, Brandon. "Deze schepen kunnen de planeet redden... en ook geweldige woonboten maken." Bedrade wetenschap. 9 oktober 2007. (29 december, 2008) http://blog.wired.com/wiredscience/2007/10/these-ships-cou.html
  • McLaren, Duncan en Ian Willmore. "De milieuschade van de oorlog in Irak." De Wachter. 19 januari, 2003. (29 december, 2008) http://www.guardian.co.uk/world/2003/jan/19/iraq5
  • Perkins, Sid. "Plotselinge rilling." Wetenschap nieuws. 3 februari 2007. (30 december, 2008) http://sci.tech-archive.net/Archive/sci.physics/2007-02/msg00698.html
  • Robok, Alan. "Klimatologische effecten van nucleair conflict." Rutgers Universiteit. (30 december, 2008) http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/iprc_climate_NW.pdf
  • Saarman, Emily. "Terugkeer van nucleaire winter." Ontdekken. 3 mei, 2007. (30 december, 2008) http://discovermagazine.com/2007/may/return-of-nuclear-winter
  • Sagan, Carl en Richard Turco. "Een pad waar niemand aan dacht." Willekeurig huis. 1990.
  • Sullivan, Michaël. "Hoe een vulkaanuitbarsting de zomer wegvaagde." NPR. 22 okt. 2007. (29 december, 2008) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=15448607
  • Tarbok, Edward en Frederick Lutgens. "Aardwetenschappen:elfde editie." Pearson Prentice Hall. 2006.
  • "De Drieëenheidstest." Amerikaanse ministerie van Energie. (30 december, 2008) http://www.cfo.doe.gov/me70/manhattan/trinity.htm
  • Vogt, Gregory L. "De atmosfeer:planetaire warmtemotor." Boeken uit de eenentwintigste eeuw. 2007.
  • Webber, Filip. "Voorspelling van de nucleaire winter." Bulletin van de atoomwetenschappers. oktober 2007.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe verschilt Cytokinese bij planten en dieren?
  2. Wanneer dupliceren chromosomen tijdens een levenscyclus van cellen?
  3. Hoe kunnen botten bloedcellen aanmaken?
  4. Natuurlijke selectie: definitie, Darwins-theorie, voorbeelden en feiten
  5. Welke soort apparatuur wordt gebruikt om DNA te analyseren?
  6. Research Paper Onderwerpen in Biochemistry
  7. De hoogste partiële zuurstofdruk in de bloedsomloop
  8. Gebruik van recombinant DNA in Agriculture
  9. Wat gebeurt er met je cellen als je uitgedroogd bent?

Wetenschap