贝鲁特爆炸点面积（贝鲁特致命爆炸的物理悲剧）
贝鲁特爆炸点面积（贝鲁特致命爆炸的物理悲剧）根据酒精、烟草、火器和爆炸物管理局的特工炸弹技术员和认证爆炸专家布拉德·沃伊塔拉克（Brad Wojtylak）的说法，当烟羽足够大时，烟羽便会开始吸收阳光，而折射会使任何爆炸产生的正常颜色变暗。沃伊塔拉克没有直接参与贝鲁特的调查，但是有16年的爆炸事故调查经验。他说，随着阳光在污染物云中反弹，其他不确定的波长会沿不同方向折射。当烟雾羽流如此之大时，只有最长的波长（红色阴影）一直持续到另一侧的观察者。因此，自然的带红色的颜色变得比小爆炸时更深，更丰富，更暗。硝酸铵的化学重排回答了有关视频的许多公众问题，包括羽状红色的来源。NO3-的副产物之一，因为它散发出所有的氧是二氧化氮，它在逻辑上具有明显的NO2化学结构，看上去很深，呈血红色。许多爆炸性物质在爆炸过程中散发出淡淡的色彩和色调，表明它们的化学成分——自1920年前以来一直存在的用于为烟雾和爆炸同时上色的化学添加剂，也是我们获得不同颜色烟
2020年8月4日，一场巨大的爆炸在贝鲁特市中心掀起致命的压力波。然后，火球的视频几乎一样快地波及全世界。现在，爆炸的细节是在贝鲁特码头尽头的一处小型存储建筑的烟花存储区开始的，全世界都在关注该次爆炸最终的死亡、受伤和破坏情况。但是，从某种意义上说，世界已经有了一些预期的想法，因为之前曾发生过类似的爆炸。
作为一名生物医学工程师，在爆炸后的伤害和创伤模式方面拥有博士学位，从意外爆炸中获取有用信息是我日常工作的一部分。普通的爆炸很少有这样规模，但物理和化学原理是相同的。科学，以及一些历史案例研究，让我做一些初步的计算，以解谜这场大爆炸。
1917年，在新斯科舍省哈利法克斯港，272万公斤重磅高炸药意外爆炸，留下大量残骸，时间持续了好几天，这是人类有史以来最大的非核爆炸。当我们更多地了解贝鲁特，这可能挑战该记录，哈利法克斯的故事告诉我们，我们可能期望了解随后的创伤，现代手机视频现代手机视频以及科学家在随后世纪收集的爆炸物理学，告诉我们为什么这些创伤模式以完全相同的方式发生。
每次大火都是分子的重排，而爆炸基本上就是将涡轮增压为高能燃料的狂热。不稳定的结构相互交换和交换原子，直到所有这些都对自己的“交易”感到满意，幸福地处于更加放松状态，即能量更低的状态，就像岩石滚落到山的底部。但是它们多余的能量必须去某个地方。在篝火中，仅空气中的氧气便以悠闲的方式促进了化学反应，化学反应能量以令人愉悦的热量和光线缓慢释放。但是，在爆炸中，氧气就是一个小恶魔，将这个过程推向了超速行驶状态。
爆炸的早期报道表明，引发喷发的建筑物可能正在储存大量硝酸铵，硝酸铵是一种易燃的化学物质，具有相对无害的化肥表现，但也已作为火箭燃料进行了试验。氧气是硝酸铵致命爆炸习惯的关键，而且鉴于上个世纪发生了47次已知的重大意外硝酸铵爆炸，这无疑成为了不该发生事件变成了常态事件。 “铵”是具有四个氢的氮原子，表示为NH4 ，而混合物的“硝酸盐”部分是具有三个氧的氮，即NO3-。在无聊的日常情况下，铵的 和硝酸盐的-将两个分子拉到无害的拥抱中，但是当您添加火花（或烟火）时，这些分子意识到它们的原子会变得有点紊乱并转化为一些全新的东西。
将硝酸铵用作肥料时，通常将其与其他化学物质混合使用，通常可以阻止这种反应的发生，尽管正如2013年西部肥料公司（West Fertilizer Company）的爆炸所证明的那样，这些化学物质并不总是安全。贝鲁特的第一份报告暗示肥料可能再次成为罪魁祸首。然而，在社交媒体上分享的照片显示，标有“ Nitroprill HD”的袋子据称存储在贝鲁特码头，一些人推测，如果这些照片准确无误，Nitroprill可能就是名牌爆破剂硝普利（Nitropril）的仿冒品。硝普利设计用于煤矿，因此，这种特殊的硝酸铵不会像肥料那样与安定的化学物质混合。相反，它本来就很复杂。
当硝酸盐混合时，它的化学性质不稳定，这意味着N和O之间的键会振动，并产生不愉快的物理张力。NO3-渴望将一些氧气推到任何邻居身上，并通过一点点热量使物体移动，它会很乐意这样做。NH4 太高兴了，无法接受。
硝酸铵的化学重排回答了有关视频的许多公众问题，包括羽状红色的来源。NO3-的副产物之一，因为它散发出所有的氧是二氧化氮，它在逻辑上具有明显的NO2化学结构，看上去很深，呈血红色。许多爆炸性物质在爆炸过程中散发出淡淡的色彩和色调，表明它们的化学成分——自1920年前以来一直存在的用于为烟雾和爆炸同时上色的化学添加剂，也是我们获得不同颜色烟花和信号火炬的方式——二氧化氮使硝酸铵爆炸具有标志性的不祥血样色彩。小型爆炸看起来有些微微的橙色，但是像贝鲁特那样，在大范围内，阳光有助于加深其色调。
根据酒精、烟草、火器和爆炸物管理局的特工炸弹技术员和认证爆炸专家布拉德·沃伊塔拉克（Brad Wojtylak）的说法，当烟羽足够大时，烟羽便会开始吸收阳光，而折射会使任何爆炸产生的正常颜色变暗。沃伊塔拉克没有直接参与贝鲁特的调查，但是有16年的爆炸事故调查经验。他说，随着阳光在污染物云中反弹，其他不确定的波长会沿不同方向折射。当烟雾羽流如此之大时，只有最长的波长（红色阴影）一直持续到另一侧的观察者。因此，自然的带红色的颜色变得比小爆炸时更深，更丰富，更暗。
与军用级武器中使用的任何炸药一样，具有纯燃性的炸药会产生看上去纯净的烟：白色、白色巨浪或有时是浅灰色。但是，意外爆炸要杂乱得多，它们不稳固的燃烧还会产生灰烬、微粒和黑焦炭黑的污染物质。这种黑色的黑灰与其他副产品一起滚滚冲向天空，使烟羽成色，就像篝火柴更有效的部分烧掉后留下的木炭残渣一样。对于爆炸专家来说，在贝鲁特码头上卷起的黑色和红色卷曲的云朵的视频，告诉了他们，那是“硝酸铵”发生了爆炸。
不是冲击波录像还显示，白色的半球从爆炸现场向外均匀地传播，那是一团恶臭的蒸汽，最终伤害到每个拍摄的人。这个半球是爆炸产生的压力波。
不，这不是冲击波。 这是一个压力波，关键的不同会影响预期的伤亡人数。冲击波在零秒内从零压力变为其绝对最大压力。压力波的冲击就像滚下陡峭的悬崖后撞到地面一样。冲击波的力就像从空中坠落并达到最终速度后撞击地面。高能炸药会产生冲击波； 低爆炸药（如硝酸铵）会产生压力波，压力波的形状略有倾斜，在此期间压力会逐渐增加。
震动由于其引人入胜且复杂的物理原理，其传播速度快于音速，并且所造成的损害要远大于压力波。值得庆幸的是，我们知道这次爆炸不会产生冲击，因为可以测量充满水蒸气的白色圆顶的速度。
空气中的声音速度为每秒343米。根据视角和后来的一些相框中描绘的红色椅子的独特性，我追踪了《卫报》发布的贝鲁特录像带之一，其位于拉梅兹卡莱里亚屋顶酒吧（La Mezcaleria Rooftop Bar）露台上的拍摄地点，测量距离为885米爆炸的中心。从这个有利位置，可以看到压力波整齐地从爆炸中心首先传播到码头末端和长而巨大的灰色粮仓建筑物边缘（距离151米）之间的中点。码头尽头262米，最后到达拉梅兹卡莱里亚。
通过测量压力波到达视频上这些地标的时间，我们知道，当压力波冲向码头时，它仅以每秒312米的速度发生。然后，当可听见的撞击声和混乱声传到原本宁静而风景如画的户外酒吧时，它的速度已降至每秒289米。压力波的速度比每秒343米的声音慢，导致破坏、恐怖、混乱、玻璃破碎和平坦的表面撕裂，以及使旁观者的耳朵失去听觉。但是如果他们观看是冲击波，冲击波可能会使他们因肺部创伤而死亡。
在1917年发生的272万公斤的哈利法克斯爆炸中，冲击波在市区中的传播使死亡人数达到了距爆炸中心2.5公里的范围，造成约1 950人丧生，另有8 000人遭受毁灭性伤害。值得庆幸的是，据报道在贝鲁特，由于低爆炸性硝酸铵，建筑物受到破坏的地方高达9公里。造成的压力波而不是冲击波，尽管装药量可能比哈利法克斯的炸弹大，但到目前为止的死亡人数估计仍在数百人之内。
借助现代技术，即使使用等量环形山的大小，也可以科学计算出电荷量，即使在等待更完整的信息滴灌时也是如此。对码头的航拍照片的分析显示，爆炸坑的直径在120至140米之间。高炉物理学和历史经验告诉我们，要从行星的侧面切出一块这样大的块，需要的电荷相当于1.7至540万公斤的TNT 。作为参考，1995年对俄克拉荷马市穆拉大厦的轰炸使用了相当于1.8千公斤的TNT。因此，贝鲁特的繁荣至少是俄克拉荷马城的一千倍。
顺便说一句，核武器将在距地面几百米处引爆，因此不会直接在土壤上施加足够的力以形成环形山。在75年前发生的广岛上空的第一枚原子武器的爆炸，尽管其历史上对建筑物和民众的伤害是空前的，但没有留下任何弹坑。
德国也知道储存不当的硝酸铵的破坏力，该国发生的事故加强了装料量的计算。1921年，德国奥珀的肥料爆炸事件造成了一个非常相似的爆炸坑。在爆炸了410万公斤硝酸铵之后，直径为120米的奥珀爆炸口的大小支持了贝鲁特码头的想法，据早期报道称，贝鲁特码头仅存贮了2 750公吨（275万公斤）。但是，爆炸专家布拉德·沃伊塔拉克说，即使仅使用了2750公斤，他的初步计算表明，那些免受爆炸危险的人至少需要距离贝鲁特码头15公里。
在该半径范围内，市区爆炸造成的伤害可能与遭受爆炸的受害者一样多，但其中许多可能是玻璃和其他飞行弹丸造成的。玻璃扁平、细腻、易碎，并且大面积安装，是微小爆炸波的理想目标。它比其他任何物质都更容易破碎和炸飞。
在哈利法克斯（Halifax），最终引发主要爆炸的大火意味着，市民坐在窗户旁，观看远处爆炸的刺激场面。结果，在1917年那天早上受伤的人中，破碎的玻璃穿透了围观者的眼睛，被描述为“极为普遍”。烟花存储区的事故众多的受伤者，也说明当时有许多贝鲁特的市民也在围观该次爆炸。没有这些吸引目击者的烟雾，我们将没有足够的手机画面，但是受伤的可能性也可能更少。
爆炸后
根据杜克大学医院急诊室医师丹·巴克兰（Dan Buckland）的说法，哈利法克斯爆炸引发的一系列事件与今天一样，在大规模人员伤亡事件发生后，今天仍在急诊室发生。在2019年北卡罗来纳州达勒姆（Durham）发生天然气爆炸后，巴克兰（Buckland）处理了人员伤亡，尽管其规模虽然小得多，但发生在人口稠密的市中心地区。他说，第一波病人是那些身处急救站附近的人，不幸的是他们受伤了，但幸运的是能够在救护车附近受伤。在那之后，医院因“行人受伤”而泛滥成灾，这些受伤者能自己走向医院寻求医疗服务。巴克兰德说，增加幸存者人数的关键是让第三波病人通过医院拥挤的大门。第三波由爆炸现场核心人员组成，他们因受伤而无法行走，紧急救援人员在医疗上对这些伤残严重的人进行梳理优先处理。
在平民区发生爆炸后，紧急救援人员并不是唯一的英雄。1917年12月6日上午9点刚过，在哈利法克斯港，45岁的火车调度员文森特·科尔曼（Vincent Coleman）就知道，哈利法克斯港满载炸药的船只冒出的蓝烟，是一个可怕的预兆，未来情况更糟。但当其他调度员为命而跑时，科尔曼意识到随时到达哈利法克斯的火车乘客人数，于是他停留了足够长的时间，发出最后一封电报：“等一下火车。弹药船着火，使码头6......。”科尔曼在9点05分在爆炸中丧生，但他的最后信息挽救了数千人，不仅是在进入破坏区之前能够停车的火车上的乘客，还有已经在哈利法克斯的市民：电报信号传到了周围地区的每一位操作员，由于科尔曼的快速思考，每一位感受到大地隆隆声的医生， 在 160 公里之外， 几乎立即获得关于所发生的事情的消息，他们冲来帮忙。
医务人员尽可能快地处理第一波，第二波甚至第三波受伤的病人，其中一些人甚至在火车上建立了临时治疗中心。 贝鲁特也将逐渐出现英雄主义和机智的故事，以及对生命损失的最终解释。但是与此同时，在拍摄爆炸和物理应用的人们之间，我们可以防止阴谋论的任何升级或误解。爆炸不是军事级炸弹； 它肯定不是核武器。可悲的是，历史再次悲惨地重演：炸药具有毁灭性的致命性，我们决不能低估它们的破坏性愤怒。
