电磁脉冲|能让电子设备瞬间失控的电磁脉冲攻击，大自然也会
科幻影视、游戏场景中 ， 常会出现这样的画面：一名士兵扔出一颗手雷 ， 但是想象中的爆炸、烟火和碎片并没有出现 ， 而是会闪过一道脉冲式的光芒 ， 一定范围内的武器、电子设备也随之失控 ， 在不伤害人的情况下就让敌人的战斗力瞬间瓦解 。 然后其中一人幡然醒悟 ， 急忙给队友报信 ， 是“EMP”攻击！
科幻场景中的EMP武器
（来源：vignette.wikia.nocookie.net）
许多军事爱好者对这种叫作EMP的新式武器并不陌生 。 EMP其实并不是这种武器的名字 ， 而是物理现象“电磁脉冲”（ElectroMagnetic Pulse）的英文简称 。 人们只是把“EMP武器”简称为“EMP” 。
Part. 1
不伤人 ， 只毁电子设备 ， EMP是如何做到的？
被EPM攻击之后 ， 只有电子设备会失控 ， 电子设备以外的事物 ， 包括人、建筑等却几乎可以毫发无损 。 电磁脉冲指的是突发的、宽带电磁辐射的高强度脉冲 。 空间中的电磁场无色无形 ， 但是 ， 电磁场发生变化 ， 可以在电路中产生电流（变压器的原理） 。
对于用电设备或电子设备来说 ， 电磁脉冲剧烈变化的交变电磁场与其中的电子线路发生耦合 ， 会在瞬时产生很强的电流和浪涌 ， 甚至能直接破坏元件 。 因为这个特征 ， EMP武器一般常用于只摧毁对方的军事抵抗从而进行俘虏和占领的行动 。
我们熟知的核武器也是EMP武器 。 核爆过程中所产生的γ射线向四周辐射的过程中 ， 和空气中的氧、氮原子相撞击 ， 产生带负电的电子以及极强的电磁场 ， 所以在爆炸周围一定范围内的电磁脉冲非常强烈 。 不过 ， 地面附近的空气密度很大 ， 中性分子、原子很多 ， 产生的电子难以扩散 ， 对地磁场产生的影响很有限 。 但是如果在空中可就不一样了 ， 一些国家曾尝试过“高空核爆” ， 也就是在地面几十至上百公里以上引爆核弹 ， 这样就会在地球空间环境中产生效应 ， 并造成非常大范围的影响 ， 而这个空间区域也就是我们下面要讲的地球电离层 。
高空核爆的EMP攻击
（来源：geopoliticalfutures.com）
电离层是我们头顶上空几十到上千公里的、部分电离的大气 。 “部分电离”指的是大气中性分子在太阳辐射下电离成带电的电子和离子 ， 但其中的成分依然以中性为主 ， 所以被电离的只是一部分 ， 但这一部分已经多到足够对电磁波传播产生影响 。
1901年12月12日 ， 商人马可尼的公司在英国发射摩尔斯码的“S” ， 自己则在加拿大的圣约翰市指挥助手们用风筝把无线电接收天线带到约150米高空 ， 并且成功接收到了发来的信号 ， 由于直线传播是不能到达球形地面的另一端的 ， 这证明了高空中存在能够反射无线电波的电离层 。
马可尼1901年的无线电实验
（来源：wikimedia.org）
电离层中空气的密度非常低——气压大概是地面的百万分之一 ， 但却有着一定数量的带电粒子 ， 它们毫无疑问会受到地球的磁场的作用 。 电离层中的电子和离子在区域分布上受磁场制约 ， 集体大规模运动会受中性风和磁场综合效应的控制 ， 它们会绕着磁力线旋转 ， 并根据地球磁场在不同地区的形态不同 ， 出现反射、漂移等微观层面的运动 。 一些区域的电子和离子由于发生率、损失率还有碰撞频率等作用 ， 可能产生堆积 ， 形成电势差 ， 并作用于地球磁场 。 此外还有许多其他效应 。
这时候 ， 如果高空核爆突然带来许多新的电子和离子 ， 它们也同样会被地球磁场捕捉 ， 加入到这些电离层行动中 。 它们的涌入会造成一定范围内电磁场强烈的变化 ， 产生极大范围的扩散电子脉冲 。 根据报道 ， 1962年6月9日 ， 美国在太平洋约翰斯顿岛上空500千米爆炸了一颗140万吨当量核弹头 ， 造成1280千米之外的夏威夷瓦胡岛上出现大面积停电、电话中断、收音机不响、各种电子仪器故障 ， 这让专家们都震惊于在电离层中孵化出的EMP的强大威力 。 后来根据计算 ， 当量1000吨的氢弹如在40千米高空爆炸 ， 可能影响整个欧洲 。
高空EMP的影响范围非常大
（来源：geopoliticalfutures.com）
正是看到EMP武器的威力和前景 ， 一些国家投入到相关的研发 ， 据称1991年海湾战争期间美军就在E-8“联合星”飞机上携带和使用了EMP武器 。 1998年 ， 俄罗斯发明了重8公斤的小型强电流电子加速器 ， 爆炸时发出X射线、高功率微波 ， 可破坏电子设备 。 近年来一些关于EMP武器的信息层出不穷 ， 才催生出科幻影视、游戏场景中对普及的小型化EMP武器的想象 。
事实上 ， 并非只有我们人类有能力操控这种物理现象 ， 大自然也能进行EMP攻击 。
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