地震波探測核爆炸
監測地震的傳感器能夠檢測到爆炸產生的震波信號,因此被用于監測有軍事意義的地下核爆炸。
在經歷漫長的談判與磋商之后,1963年美國、蘇聯和英國(最早掌握核彈技術的三個國家)聯合簽署了《部分禁止核試驗條約》(Limited Test Ban Treaty,LTBT),禁止在外太空、大氣層中及水下進行核爆炸試驗。然而,條約簽署國仍然能夠進行地下核試驗。因此,通過尋找震波,即撞擊、坍塌、滑坡、爆炸或其他力量觸發的彈性波,來監測地下核爆炸的手段,迅速受到各界的關注。幸運的是,用于監測地震的傳感器,用來監測爆炸也能夠勝任。但如何區分地震波和爆炸產生的沖擊波,花費了研究人員許多年的時間,時至今日,研究人員還在進一步細化這項研究工作。
最主要的困難在于,每天都有種類繁多、數量龐大的地震和化學物質爆炸等非核爆炸現象產生的地震波信號。任何合格的監測網絡都不會放過這些信號,但這恰恰是產生大量無用數據的原因。在世界范圍內,平均每天能夠產生600次地震記錄;工業化國家每年用于采礦的爆炸物數量可達數百萬噸。總體上,平均每天會發生25次震級超過4級的地震;震級每下降一級,數量大約變為原來的10倍(也就是說,每天3級以上的地震大約有250次)。
在地球絕大多數地方,一次典型的核爆炸試驗(當量略低于1,000噸,且置于地下堅硬的巖層之中)產生的震動,大約與一次4級地震相當。堅硬的巖層能夠有效地向外傳遞能量,如果巖層較軟,巖石就會吸收更多的能量,使探測到的震級下降。一些決策者因此擔心,某些國家可以通過調整試驗地點的地理條件,大大減弱產生地震信號的強度。例如,在巖層中挖一個足夠大的洞,并將試驗地點選在洞中,就能在很大程度上抑制產生的地震波。但對于任何有軍事意義的核爆炸試驗,如果用這種方法掩飾自身的存在,這個洞穴的體積就必須足夠巨大。也許在能夠進行試驗之前,洞穴就會因為經受不住地表的重量而坍塌。在其他方面,這個洞穴也會露出馬腳,比方說挖出來的碎石必須仔細隱藏,否則會被衛星發現。總之,有軍事意義的核爆炸試驗被發現的可能性很高。
實際上,單獨使用地震波監測技術,每天分析50~100條記錄,就能監測到90%當量不低于1,000噸的核爆炸試驗。如果要監測規模更小的爆炸,就須加大每天分析的數據量。然而,對于核試驗來說,即使是1,000噸TNT當量也是很小規模,美國科學院2002年的報告指出,這種級別的核試驗對那些想制造大型核武器的國家(尤其是對那些初次進行核試驗的國家)沒有任何幫助。
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