已经有很多大佬在这个问答里写过各种关于现代武器的介绍了,其中对诸如爆炸威力、射击精度、机动能力、防护能力等等都有很生动的呈现。
但我觉得,很多时候我们写军事科普文章,往往由于一些专业术语的生涩难懂或是读者对专业计量手段的陌生,而导致很难以一个直观、通俗的角度向大众读者呈现和对比武器的威力。比如说,一颗7.62x54mm子弹在600m处的杀伤力很大,但到底有多大?某款导弹的静破甲穿深为1200mmRHA,那到底是多大威力?一个核弹头的200万吨TNT当量,又是多少能量?
在这篇文章里,我将试着用一种脑洞清奇的角度,将武器威力的理论数值换算成我们常见的电能,向各位读者老爷们直观呈现现代武器的巨大威力。同时,也简单回溯一下人类现代武器威力升级的一段简史。
当然,在这里的计算方法为了直观呈现武器的威力,可能并不严谨和专业,请各位大佬谅解,勿喷。
在写现代武器之前,我们不妨先估算一下一个强壮的人类凭借自身身体能够输出的能量大小,作为一个基本参照物。
↑在1984年举办的第22届奥运会中,德国运动员乌威·霍恩将一支0.8kg重的标枪投掷出了104.80米的成绩,至今仍未被打破。根据小编查阅的资料,专业男子运动员能将一支800g重的标枪,以30m/s以上的初速度投掷出去。
我们在这里取30m/s的初速度、800g的标枪质量,那么标枪在离开运动员手的那一刹那,拥有360焦耳的能量。不说这是人类体能的巅峰,至少能代表人类中体魄较强者依靠自身肉体能够输出的能量。
↑或者说,打一枪98k输出的能量,相当于11个壮汉同时将近两斤重的标枪全力掷向一个7.92mm直径的点上。被一支标枪贯穿都足以让一个普通人类一命呜呼,现代枪械却能够集中上十倍的能量来干掉一个人。如此来看,如果目标是无防护的人体,现代枪械的威力显然是非常过剩的。
而且,现代中口径步枪的射程可以达到千米以上,是乌威·霍恩104.8米世界纪录的10倍。
也就是说,哪怕只是将一支大量量产的普通步枪交给一个身体素质一般的普通人,也能够在数倍于标枪极限射程的距离上,输出十倍于壮汉体能极限的能量。
仅仅是在枪械的威力面前,人类体能的力量就已经不值一提。
普遍认为,口径在20mm以上的身管射击武器就被定义为火炮。因此,从可以由一人操作的20mm厄利空机关炮到总重达到1329吨的800mm多拉巨炮,都属于火炮的范畴。
在这里,小编只选取几款二战时期的火炮进行详细对比。
↑二战德军虎式坦克上的56倍径88mm炮在发射弹丸重7.3kg的PzGr. 40型次口径穿甲弹时,能打出930m/s的炮口初速。在1000m距离上,能击穿垂直放置的179mm匀质钢装甲,或是30°倾斜的138mm匀质钢装甲。
88mm炮弹的这股能量太过于强大,就不能用5瓦灯泡进行对比了。在这里,我们拿一个500瓦的浴霸进行对比,即功率相当于100颗5瓦灯泡。
↑PzGr. 40型次口径穿甲弹弹丸的炮口动能约为316万焦耳,或者说0.88度电。即便是电老虎浴霸,这股能量也足够支持其开启1小时45分钟。如果是5瓦灯泡的话,那续航时间就是长达135小时。嗯,5天多。
请注意,这么多能量在炮弹接触目标的一瞬间,就被几乎全部释放,毁伤能力不可谓不可怕。
这还仅仅是陆地上数十吨重的坦克主炮,如果是配备给制霸海洋的万吨巨舰的主炮,威力只会更加恐怖。
↑在38760m的距离上,衣阿华级重1225kg的406mm加重穿甲弹能以57°的落角、473m/s击中目标的甲板水平装甲,这是它在实战中能发挥最佳杀伤效能的情况。
在5000m的距离上,大和级重1460kg的被帽穿甲弹能以690m/s的速度、3.3°的落角击中目标的舷侧垂直装甲,这是它在实战中能发挥最佳杀伤效能的情况。
理论上,衣阿华的加重穿甲弹的弹着时的动能为137,034,013(1.4亿)焦耳,而大和的被帽穿甲弹为347,553,000(3.5亿)焦耳。
↑大和406mm炮弹的3.5亿焦耳换算成电能的话,大概是96度电。即便是夏天开空调,这么多电也足够一线城市一个普通三口家庭用一个星期的了。如果96度电全部拿来点亮一个500瓦浴霸,续航时间长达192小时,或者说,整整8天。
如果拿我们之前写到的98k步枪进行对比的话,一枚大和级460mm穿甲弹近距离直射的总动能,相当于88987支98k同时开火枪口动能的总和,而每只98k输出的动能又相当于11个壮汉同时投掷长矛的能量。换句话说,大和级主炮开火,相当于98万人同时投掷标枪的能量总和。
↑今天坦克炮发射的尾翼稳定脱壳穿甲弹,在2000m距离上可以击穿800mm厚的垂直均质钢装甲。由于弹芯质量较小,其动能与弹重超过1.6吨的460mm舰炮难以相比,但也至少能够达到二战88mm炮的两倍左右。
↑火药早在千年以前就已被发明,并被广泛用于军事。直到今天,军事武器依旧离不开各种各样的炸药、发射药。甚至可以说,今天一线战场上的火力输出,本质上依旧是向对方阵地上投送炸药。只不过,这些炸药都藏在了导弹、炮弹的战斗部里。
↑一克TNT完全燃烧可以释放4200焦耳能量,和98k的枪口动能差不多。那么1kgTNT完全燃烧,则可以释放4200千焦的能量。当然,炸药或是火药爆炸往往不直接用其爆燃产生的热能来杀伤目标,而往往主要是通过冲击波、炮弹破片等。而且炸药爆炸的能量是向四周辐散的,且其杀伤能力会随着离爆炸中心的距离增长而迅速衰减。
因此我们计算炸药的杀伤能力时,其爆炸产生的能量数值仅能作为一个很模糊的参考。在能量相同的情况下,化学能武器的杀伤效果是远远不如能把能量集中一点的动能武器的。
↑一颗巴掌大的二战美军mk2手榴弹,内装炸药只有52gTNT。但仅仅是它爆炸的杀伤半径就达到6m左右,而爆炸产生的破片飞到40m开外仍有杀伤人体的能力。也就是说,如果使用得当,一枚手榴弹就足以撂倒一个班。
而且别忘了,哪怕只有这52gTNT完全燃烧,也能释放21.84万焦耳的能量,相当于55支98k同时开火的枪口动能总和,或是605名壮汉同时投掷标枪输出的能量总和。
↑根据2014年11月中国国务院发布的《关于调整城市规模划分标准的通知》,城区常住人口500万以上1000万以下的城市为特大城市。而截至2018年末,全国只有上海、北京、广州、深圳、天津、重庆、武汉、南京、成都、杭州、郑州、沈阳共12个城市的城区人口超过了500万人。
换句话说,一枚2000磅航空炸弹中炸药完全燃烧释放的能量,相当于全沈阳城区人口以职业运动员的力量掷出一支标枪。
而且炸药最可怕的地方在于,它的用量是可以无限累积叠加的。而且炸药本身也是廉价简单的化工量产品。一公斤炸药解决不了的问题,就再来一公斤。实在不行,再来一吨都没问题。
当然,在此之前英军秘密进行了长达一个多月的坑道作业以及爆破准备,在德军眼皮子底下挖地道、埋炸药,与德军明争暗斗、斗智斗勇,才成就了这次一战中最大的土木爆破作业。
500吨TNT炸药完全燃烧,释放的能量高达21000亿焦耳。注意,是2.1万亿焦耳,万亿。这么巨大的能量,相当于5.339亿支98k同时开火,或是58.7亿人投掷标枪输出的能量总和。
↑要知道,北美洲的美国、加拿大、墨西哥三国总人口也不过5.79亿人。而58.7亿人,相当于全球人口(2018年末)的77%。
↑当然,梅西讷山脊高地战役中的爆破属于较为极端的使用炸药的案例。即便是今天的战术地对地导弹所携带的常规弹头,装药量一般都不会超过一吨。
在炸药的威力面前,人类自身的力量早已只是九牛一毛。而在上世纪40年代,人类又打开了原子内部世界的潘多拉魔盒,制造出了威力远超传统火药武器的存在。
↑顷刻间,城市中心突然卷起巨大的蘑菇状烟云,蘑菇云下是高达亿度的爆炸中心。根据一些资料,爆炸中心的风速大约是440m/s,即高达1.3倍音速。灼热的超音速风和冲击波夹杂着建筑的残片一起向四周扩散,将沿途的大部分的建筑一扫而光。
爆炸中心附近的气压达到了350万帕斯卡,相当于在1平方米的面积上施加350吨的压力。就算在半径1000米以内,风压也达到了100万帕。此范围以内除钢筋混凝土结构的建筑以外,全部楼房都化为废墟。远在2000m外,气压峰值依旧达到了30万帕,在此范围以内的木质房屋几乎无一幸免。
我们平时呼吸的空气,气压约是10.1万帕。
当天,有近8.8万人丧生。直接死于核爆冲击波和间接因核辐射等死亡的总人数,超过20万。
↑“小男孩”总重约4吨,其中有64kg裂变铀物质。由于早期枪式原子弹裂变效率较低,只有不超过1000克的铀参与了核裂变,其中更是只有约0.6克的物质真正地完全转化成能量。
即便如此,小男孩释放的能量也约等于1.3万吨TNT,即大概为54.6万亿亿焦耳,相当于139亿支98k同时发射的枪口动能总和,或是1527亿人,即20倍于地球总人口的人同时投掷标枪输出的能量总和。
↑而相比较于后世的核武器来说,小男孩只能说是小巫见大巫。图中最左侧的是小男孩爆炸产生的蘑菇云,高约5600m。而最右侧,高达21.12万英尺(64.374km)的蘑菇云,是史上最大的核武器——沙皇炸弹。其爆炸当量高达6000万吨TNT,相当于小男孩的3864倍。
沙皇炸弹的试爆地点是位于北冰洋的新地岛,爆炸连远在一千多公里外的芬兰都有明显感觉,并造成当地许多房屋的玻璃破碎。虽然沙皇炸弹是在空中试爆的,但是往地球表面传送的震波,依旧被美国地质调查仪侦测到引起里氏地震规模5~5.25的地震。
如此强大的能量,可谓挑战着人类想象的极限。
6000万吨TNT,相当于53.7万亿支98k同时开火,或者是590.7万亿人,地球人口的近8万倍的人同时掷出标枪输出的能量总和。
沙皇炸弹的爆炸威力在全世界所有已知爆炸事件中规模排名第二,是第三名通古斯卡大爆炸(其实是一次陨石撞击事件)估计能量值的三倍。至于第一名,是导致恐龙灭绝的希克苏鲁伯陨石事件。
前面写的这么多,比较的只是现代武器的撞击动能、爆炸威力等“硬实力”。而在武器的千年进化史中,射程、射速、精度等“软实力”的提升,同样也有着至关重要的地位。
这里涉及的东西太多太多,也不是放几幅加特林开火、导弹准确命中目标的动图就能讲明白的。当然,关于“软实力”,小编在其他问答里也已经写过许多。在这里请允许小编简单略过。
↑每当描绘武器的强大威力,小编总是觉得脊背发凉。在我们的笔下,在影视作品的镜头下,战争看起来是那样的轻描淡写。飞机、坦克、导弹,津津乐道,张口即来。一个团,一个师,一万人,十万人,千军万马在一些人的口中或是键盘下,就好似棋盘上的棋子一般,轻如鸿毛。
但我们不妨想一想,每一个为了国家、为了自己的理想,满怀一腔热血冲上前线的青年,何不又是父母的孩子、妻子的丈夫、或者是孩子的父亲?每当一个看似毫不起眼的士兵血洒疆场,不仅仅意味着一个勇敢的灵魂从此在世上永远地消失,更意味着无数家庭将因此承受巨大的痛苦。
↑我们生活在一个和平的国家,自然很难感受到这些。但当战争真正来临,所有的这一切,失去亲人的悲痛、连生存都得不到保障的绝望,都会发生在我们身边。无论是孩子,老人还是女人,战争从不会因为你是弱者而显露仁慈。恰恰相反,战争的魔爪往往首先伸向弱者。而且作为平民,对于战争的肆虐,我们,毫无还手之力。
现代武器的威力的确恐怖,但它越恐怖,人类的生命,甚至是整个人类文明就越脆弱。