核冲突将导致生态学的大灾难和地球上人类文明的结束。这是专家们分析了大气现象和天气变化以及1958-1962年这段时间的气候（这期间频繁扩大大气核武器试验）后得出的一致结论。专家们估计世界放射性水平分布，温度和动力学情况后指出北半球开始人类历史的最后核篇章，进而导致世界生态学和气候的瓦解。这种观点是本文作者得出的。作者提供许多实验数据以便支持自己的结论。此结论是不同于美国专家泰勒（E. Teller）得出的结论，在他的著名文章中调查一些有关上层大气核爆炸后物理和化学变化的想法。苏联学者们指出，不要不顾及目前有价值的科学证据和使用核武器对人类生存的危害。对大规模使用核武器的可能性，泰勒的主张很明显。他是根据1975年由A.（Nier）领导的美国科学院专家小组关于使用核武器对世界性影响方面的报告作出的。他们的结论遭到来自科学院院长，美国科学家和美国军队控制和裁军办事处强烈的抨击。过去两年，围绕这个问题出版范围扩大到不同国家，这些作者在核冲突结果的最现实主义评议方面有一系列目的。最值得研究的是西德的P. 克鲁申（Paul Crutzen）教授和美国比尔斯（J. Birks）教授的观点。他们首次发表在瑞典杂志《Ambio》上，以后又出席第三届会议“为防止核战争国际医生会议”（阿木斯特丹，1983年6月）。这二位学者作出的结论是，世界核战争冲突在环境方面将导致自然界大变动。大气核爆炸的直接影响将瓦解生态系统和影响人类生活许多周和许多月。以前的学者克鲁申和比尔斯都不考虑许多变化，如核爆炸引起的城市、森林、农田、油田和气体产地蔓延火的后果。这些火将向大气中释放巨量悬浮微粒和大量二氧化氮。在阿木斯特丹会议上克鲁申强调核扩散带来的后果，这是最时髦的科学观点：对北半球大多数人们来说，核战争逃脱不了对生存的不幸。他还强调世界上没有任何一个角落不遭到一些冲突或致命的打击。西方，有人发表另种看法。虽然成千上万的人死亡了，然而对文明来说，世界还没到达末日，在隐蔽所、远离的地方和南半球一些人还活着，并没有死亡。在这些出版物中人们可觉察到美国科学院专家组以前的报告是有影响的。

本文的报告在个别问题上有些很现实主义的发现，例如，放射性水平和对大气的影响，是苏联学者们作出的贡献，从1958年到1959年，1961年到1977年，玛尔柯夫（M. Markov）领导的苏联专家小组进行—系列观察。使用高空氢气球，火箭和卫星跟踪测温天体仪（测红外发射条纹的变化），在290到425公里的高空上，在测温天体仪上他们发现强红外发射（每平方米超过600瓦）。在1958年，美国高空大气核爆炸（ARGUS-1）后两个半小时，当地球的磁场分布最多时，进行了中等高度测量。这种观察发现最大发射接近5微米波段。后来的研究（1962 ~ 1965）发观测温天体仪发射的强度从1958年每平方米600瓦减少到1965年每平方米30瓦的水平，甚至更少。另一方面，1976年继续测量表明在正常情况下最大发射不超过每平方米0.2瓦。玛尔柯夫和其他科学家做出的研究结果对物理过程机理进行能量计算，清楚的是，高空核爆炸可以产生大量氮的氧化物分子。（英国科学家哈帕松（D Hampson）认为氮氧化物产量很强地依赖于空气压力）ARGUS-1，2和3核爆炸是在480公里高空炸裂的，那里的NO_x/Mt产量同接近地面水平比较起来是有明显的增高（可能要高1000倍）。在这种产量水平上形成25000吨的NO、对290到425公里高度上就有明显区别。所有这些情况说明在核冲突中，大气稀薄层一系列强爆炸将引起严重的破坏作用。1958年试验中在40到80公里高空上也观察到了NO_x的释放（在同温层和中间层）上层同温层，下面的中间层和热电离层1958年基本上是动乱的，并且整年保持这种动乱情况。1961 ~ 1962年核武器试验使得等温层红外射线增加并且同温层的入射阳光射线进一步减弱，1963 ~ 1964年入射阳光射线最强。尼科斯基（G. Nikolsky）是本文作者之一，在北半球的中层和上层同温层观察NO₂的变化，一些数据指出1958年NO₂浓度增加，随后短期下降，到I960年NO₂增加很快。在32 ~ 45公里的高空NO₂浓度从1963年末到1964年初增加到最大值。北半球同温层中这种明显的变化至少继续到1970年。从1962年到1967年北半球中层同温层和上层同温层记录了一些高浓度的成分，这些物质稀释了太阳射线。尼科斯基和孔查梯耶夫（Kordratyev）揭露了人类对阳光射线的稀释作用平均为2.5%。伦敦杂志新科学家（1981年）发表格利宾（D. Gribbin）的观点是1964到1971年NO₂量随时间的变化，北半球高纬度中接近地面温度的变化，两者间的相互关系。他也调查了基本物理机理并用此机理解释太阳和人类活动影响同温层的组成。

尼柯斯基领导的小组详细分析核武器试验对地极地表面空气温度和大洋表面温度的影响。温度的变化和Sr⁹⁰的水平作为大气中核爆炸时产生的其他产物转换的指示器（包括氮的氧化物）。自从Sr⁹⁰快速生长开始以来，极地带空气温度连续下降（1961年下降1.0 ~ 1.5°C）。1962年中期在低的对流层出现温度下降的新高峰。当Sr⁹⁰达到最大值时（1963年中期）大洋表面温度开始下降。1964年Sr⁹⁰下降到最小值时大洋表面温度开始上升。只有1966年中期空气温度达到最小值，一年半后空气温度才恢复到正常水平。因此，极地带温度变化的数据指出NO₂释放到北半球高纬度的最上层，限制核武器试验的结果产生暂时的寒冷，持续40个月之久。接近地面温度下降一度，北半球1962 ~ 1963年冬天季节温度同1968—1975年平均气温比起来下降0.4℃，1963年下降0.6°C，热带地方温度下降0.2°C，在另一纬度的南半球下降0.4°C。这意味着联合的热影响涉及不同纬度的地球表面，对流层和最上层。这说明1958 ~ 1962年核武器试验后果的互相关联性和世界性。在极地带进行详细调查数据的理由：第一，这些地带是核试验冲突的急先锋。第二，1963 ~ 1970年北半球记载寒冷的原因是由于核扩散的产物影响上层和对流层的辐射造成的。

1975年一组美国专家发表了关于大规模核交换长期世界性后果方面的报告。在他们的摘要中假定10到20 Mt（megatons TNT，百万吨级核弹爆炸力的计算单位，当量为一百万吨TNT炸药）的500 ~ 1000核武器和只有1 ~ 2 Mt的4000 ~ 5000核武器在北半球爆炸。在这种情况下总共产量为10⁷百万吨级是1975年储存所有核武器的一半。美国科学院一组专家主要调查从地面零公里算起几千公里半径范围内的后果。此报告给出如下一些主要结论：核扩散产生氮的氧化物进入上层大气可以引起臭氧总量的30 ~ 70%减少；2 ~ 4年的时间方可恢复到60%；进入大气的氮氧化物和灰尘可以使环境温度下降几度，但温度的轻微增加也是可能的（对天气的影响多半是在天然变化极限内）；有人认为对农作物的有害影响主要是由于紫外线的增加；射线的增加破坏生物大气层，促使癌症的增加和遗传的缺欠。

大规模核扩散影响气候的原因是同地表面反射率有关，由于火、臭氧和氮的氧化物的变化以及形成带灰尘的核云及含固体颗粒或水珠的烟雾都对反射率有影响。主要的影响还包括到达低对流层的阳光射线，它影响大气和海洋的温度。核战争在世界范围内对大气影响的详细调查，几十年后才能见到。在10000 Mt情况下，大量氮的氧化物进入大气最上层。就NO来说，假设核扩散的产量大约为NO/Mt的10³²个分子，约10³⁶个分子NO最上层大气，这比正常情况下高5 ~ 50倍。外行一定认为NO“浓缩”了地球的大气，但事实上，不是如此。北半球臭氧层的臭氧总量将显著地下降。基于大气线性模式的粗略假定，核爆炸后不久，世界的臭氧量平均下降30%（北半球下降70%和南半球下降18%）。保护臭氧层将开始覆盖一年的时间并且十年才恢复到正常水平。但仍然缺乏3%的臭氧。这些假设是根据核武器试验后观察臭氧变化得到的。假设它的最大减少为4 ~ 5%。

核爆炸将导致一些重要后果，其中之一是紫外线强度显著的增加。如果我们假定北半球臭氧50%下降了，第一年中白天零度，中午紫外线的强度在2925?和3025?这二个波段分别增高25倍和2.5倍（20°C时），50°C时分别增高120倍和4倍。上层大气中由于灰尘量的增加，臭氧的减少和大量氮氧化物的加入引起的有关天气变化是入射太阳射线的减少。在10⁴Mt核交换情况中，10⁷~ 10⁸吨灰尘进入世界最上层大气中，它粗略的等于1883年克拉卡托（Krakatau）火山爆发的效果，1 ~ 3年后地面的太阳射线下降百分之几，进而引起平均表面空气气温下降0.5°C。具有天气预报先进的国家也不能在灰尘和氮的氧化物方面作出有关核冲突的预报。应强调氮的氧化物进入最上层大气对天气影响是很大的。

美国科学院的报告对大气的放射性污染很注意，这种污染在比较短时间内能够散布在世界范围内。核爆炸产生的产物在最上层大气中很快就出现转移，几周内这些产物就在世界范围内扩散（通过火山悬浮粒子的扩散观察可证实这一点）。这些产物在高空方向扩散要进行很长时间，从几周到几个月。纵的传播机理是慢的，几周内接近对流层顶部（海拔10 ~ 15公里）几年到达中层大气和最上层大气（从15 ~ 50公里）。从北半球核爆炸产生的放射性产物分布的观察可以明显地看出对流层中短寿命成分扩散后可在一些地方浓缩。这种浓缩在我们行星的“绿带”将是最高的，这里出现大规模降雨量会冲去对流层的污染。我们可以想象高放射性范围扩张到几千公里以外高度上，较大的放射性污染将出现在几万公里以上的高空。大面积上层大气将被核爆炸产物覆盖着，虽然在这种情况中短寿命成分的放射性过段时间可以降低，它们到达地面。在较低的上层大气中（大约20公里）大约一年的时间主要成分就降低了。北半球地表面放射性仍大大地高于天然本底，每平方公里约1居里。

上层大气中放射性材料总量的1/3进入南半球。在那里它们的最高含量将是北半球的1/3。伴随巨大核交换，整个欧洲将变成一个“热点”具有很高含量的放射性污染。不同年份核爆炸引起的大气和地表面物理化学过程的参数是些有用的数据，积累起来，出版一些更广泛和更具体的著作，用计算机分析这些数据，还可同1970年的数据比较。为了分析大气和天气变化时的化学过程，克鲁申和比尔斯使用一台二维计算模式可以处理大气的所有主要活性成分的形成、传播、存储和破坏。两个核交换通过一个计算机运转：一一一个5750 Mt包括小于1 Mt的一个核弹头；在对流层中（主要在北半球中纬度）它的爆炸将产生5.7×10³⁵个分子的NO；——一个10⁴Mt包括5千个1 Mt的核弹头和500个10 Mt的核弹头在20 ~ 60度纬度之间爆炸（在这种情况，海拔18公里上下的大气层中将产生氮的氧化物，对最上层大气中的臭氧层有明显的影响）。假设在北半球中，森林火点燃10⁶平方公里面积，释放到大气中的碳将是（1.3—2.5）x10¹⁵克。其中（2—4）×10¹⁴克将形成具有40—75%碳的超微细悬浮粒子。如果我们假设森林火燃烧两个月并且这种悬浮粒子存留5 ~ 10天，一个同空气垂直的烟柱碳含量为0.1—0.5克/米³。夏季中午的入射阳光射线将减少2倍，一些地方减少150倍。其他大气污染主要来源是城市着火产生的烟，破坏的油田和气体输油管以及大陆和岸边油田熊熊大火产生的烟。这意味着北半球大部分地方将是长时间暗无天日的硝烟弥漫。在大片土地上入射太阳射线猛烈下降将妨害农作物的成熟。没受到火灾的植物的叶和茎将被黑烟覆盖着。阳光量猛烈的减少对北半球大多数海和洋中的动物、浮游生物也受到影响。

森林着火时大量的碳以CO₃的形式进入大气（7×10¹⁷g）。更重要的是一氧化碳的释放。CO总的数量级为（2—4）×10¹⁴克，这个量几乎是大气中CO天然浓度的2倍。化学上活泼的碳化物（主要是乙烯和丙烯）进入大气达几百万顿，这对光化学烟雾的形成具有决定性作用。对流层光化学过程可认为有两个主要方面。臭氧浓度和乙烷累积浓度的明显增加（大于5倍），雨量捕获氮的氧化物（NO_x），它的酸度将连续增加这二个因素对植物将具有很大的破坏作用。所有前面叙述的核交换结论可以认为是在夏天的情况中产生的。在冬天，森林之火将在小范围内燃烧，光化学反应以较慢的速度进行，但是入射阳光的下降将得到很危险的结论，特别是对人类的健康是有密切关系的。在这种情况下，人们可期待氮的氧化物进入上层大气，浓度增加约20倍。北半球臭氧水平显著减少的情况将横越赤道蔓延到南半球。核交换规模为（5—10）×10³Mt时，在35%或70%量的NO_x进入大气后，臭氧减少的峰值延续2 ~ 3个月，恢复时间为三年。从1960 ~ 1962年臭氧减少2.2%，从1963 ~ 1970年臭氧增加4.4%。人们也注意到美国学者安格尔（J. Angell）和科晓凡（J. Korshover）的计算，他们可能同1961年的最大核爆炸联系一起考虑，把这些变化归因于天气因素。他们的结果是臭氧层的恢复时间延长到1970年，这不是一个独立情况，它同上层大气其他少量化合物的增加或减少有联系的。转到1963 ~ 1970年的研究，当上层大气结构有很大变化时，人们可看到另一些情况：——北半球低层大气中水蒸气量的变化（增加50%）；——二氧化氮下降五倍左右；——大气中CO₂和其他成分不同程度增加（1964 ~ 1968年中温度下降约37%）。其他的变化也进行了观察，但不足的是克鲁申和比尔斯没分析这些数据和类似的实验数据。他们领导的研究中大多数研究是强调上层大气中臭氧层的变化。大气核爆炸产生大量的氮的氧化物。臭氧的变化是由于核扩散引起的，它是有关的光化学和离子——分子过程—整个链式反应的最后阶段。下层或上层大气中NO_x的增加不重要，臭氧增加是由于同臭氧容易反应的NO成分的稳定。垂直于空气圆柱体中每平方米含1.5×10¹⁷分子NO₂，在光谱的可见带吸收阳光射线2%。NO₂的水平是1958年和1961 ~ 1962年核武器试验周期的典型水平。克鲁申和比尔克斯指出大多数的NO转换成上层大气中的NO₂，而NO₂吸收太阳热从而引起上层大气变暖。被射线激活的成分对中纬度上层大气热变化的估计是，在22公里以上纬度变冷，22公里以下纬度变热。有些作者还强调射线的影响会改变热平衡和上层大气动力学。克鲁申和比尔克斯指出大气具有很大的不稳定性。影响天气、气候和生命层的主要有害因素可能是北半球疯狂的大火产生的烟。雪、冰和冰河上烟雨也可能引起长期气候动乱。

大气消光度是测量入射阳光射线通过大气行程上的衰减，这里起主要作用的是悬浮粒子。悬浮粒子会引起大气透明度很大的变化。克拉卡托火山爆发后很快出现了污染峰，但是短寿命，的物质很快达到本底衰减水平。类似本底的透明度只有在1937 ~ 1938年才达到。克拉卡托火山爆发引起的入射太阳射线的衰减约3%。对大气混浊度影响很大的因素也来自1902年和1907年的火山爆发。这种情况是1883 ~ 1938年后“天然实验”带来的世界性影响造成的。人类经济活动产生的悬浮粒子占2.7%。1881 ~ 1980年地表面空气温度变化平均曲线中（根据P. 琼纳斯（Jones）等人制作的曲线）温度变化规模的选择是同“天然实验”（1883 ~ 1937）周期后入射太阳射线变化和温度变化之间获得了一致关系。假设地球表面的反射率和平均冷的情况在这期间保持不变，人们可设想“人类实验”期间表明的△T（温度变化）和Ta（消光度）变化不同于目前气候变暖引起的人类因素。这个因素CO₂是的增加引起的上层大气变化因素，过一百年CO₂增加15 ~ 20%。1965年温度变化总的0.7 K，其中CO₂的作用为0.5 K，甲烷作用为0.2 K，这里引用的数据是为了证明大气的组成是不变的。这对大气热平衡和大气循环是有显著的作用。北半球（1965年前）温度变化的人类因素可描述成下列代数和的形式：

∑?T=+0.7 K(CO₂+CH₄)-0.4 K(NO₂)-0.6 K（工业悬浮粒子）=-0.3 K

这公式说明核武器实验是北半球气候寒冷的主要原因，最后结果（∑?T=-0.3 K）是同北半球中记录的天气情况，地表面空气温度的平均下降是一致的。1965 ~ 1980期间?T和τ_α的变化几乎同时，这意味着大气逐渐清洁了，排除了氮的氧化物和悬浮粒子。利用上面的估计，对10千Mt来说，我们用直线外推法取得温度突然下降约9.5 K。这种估计预兆这个星球上气候突然大变动的灾难。在大气核爆炸情况时NO_x/Mt产量增加，结果?T=-10 K。

现在回到假设一般的阴云条件遍及北半球，从1880到1980年都没有变化，在这种情况下气候参数包括表面空气温度和消光度都要出现明显的变化。我们知道1937 ~ 1939年前100年左右这里的气候是温暖的，随后有40年寒冷。过100年周期后就有几个循环的新时期，就是说必须变成阴云条件的气候。虽然谢纳德（S. Schneider）和玛拿伯（S. Manabe）进行了计算机模式实验，威特拉（R. Wetherald）没论证在阴云条件中天气的重要变化是由于CO₂的增加，细科学院的报告提出空气温度下降的可能性是由于较厚的云层造成的。气候系统的成分是处在永久相互作用状态。但是它们对不同阻碍“反应时间”特别长，即这种系统不易平衡。这些考虑是下列参数提供的，表面空气温度随时间的变化，大气消光度和折射率参数。对无云天气或一般阴云条件，这些参数是不变的。1965年反射率值达29.5%。在温暖期间，增加温度的倾向要伴随着降低消光度和反射率（一般无云条件的天气）。1962年反射率增加7.5%，在无云天气这种增加是同1961 ~ 1962年核武器试验有关系。总之，1940年到1964年和1968年消光度的不寻常增长是同大气的气体组成突然变化有关。

（待续）