2023年亚太杯亚太赛 E 题 多少颗核弹能摧毁地球?

945坏男人

1945年8月6日，第二次世界大战接近尾声。为了尽快结束战争，美国在日本广岛投下了下一颗名为“小男孩”的原子弹。这样一颗原子弹在广岛造成20万人死亡，广岛所有的建筑物都倒塌了。这是人类历史上第一次将原子弹付诸实践，也让很多人第一次意识到原子弹的可怕威力。



图1、原子弹爆炸模拟图

核武器是指与核反应有关的大型致命武器，包括氢弹、原子弹、中子弹等。核武器是人类有史以来开发的最强大的武器之一，它们常常使人们想起毁灭天地的景象。原子弹的瞬时爆炸温度可达到数千万度。原子弹的爆炸当量约为数万到数十万吨。原子弹的爆炸及其辐射区域可以摧毁一座城市。
由于原子弹的可怕威力，许多国家希望用它来威慑其他国家，保护自己的国家不受外国入侵。第二次世界大战后，世界各国都开始疯狂地研究和制造原子弹，甚至制造出了“大伊凡”这样的毁灭性武器。
“大伊凡”是目前世界上已知威力最大的核弹，也就是苏联时期制造的“沙皇炸弹”。它不仅是世界上威力最大的核弹，也是最大的核弹。“沙皇炸弹”有多大?资料显示，其长度为8米，直径为2.1米，重量达27吨，设计TNT当量为5000万吨。苏联最初计划设计相当于1亿吨的当量，但由于破坏力太大，无法找到合适的试验场地，威力被减少了一半。即便如此，沙皇炸弹仍然是世界上最强大的核武器。“小男孩”的爆炸威力大约相当于14000吨TNT，把广岛夷为废墟，而“沙皇炸弹”的威力相当于几十个甚至几百个“小男孩”。“沙皇炸弹”在苏联新地岛试验爆炸后，甚至远在美国的一些州也探测到5级左右的地震，导致欧亚大陆向南移动了9毫米。
许多人认为这些核武器可以摧毁地球几倍。事实真的如此吗?就人类发展的核武器威力而言，如果说它摧毁了地球，并不是说它能把地球炸成碎片，而是说它破坏了地球上人类和生物的生存环境。
APMCM组委会要求您的团队处理当前报告和未来核武器预测。他们提供了数据集2022_APMCM_E_Data.csv来帮助您进行研究。请收集相应的数据，建立数学模型并回答以下问题。
要求
1.基本数据分析
a） 哪些国家曾经拥有核武器？
b） 在过去20年中，哪个国家的核武器库存减少或增加最多？
c） 在哪五年中，核武器试验最多？
d） 在过去10年中，哪个国家在核武器研究方面最为活跃？
e） 哪个国家从“不考虑核武器”到“拥有核武器”的转变最快？
2.预测核武器的数量
a） 根据所附数据或您收集的数据，建立一个数学模型来预测核武器的数量，并预测未来100年内拥有核武器的国家；
b） 预测未来100年核武器数量的变化趋势，2123年核武器总数，以及每个国家的核武器数量。
3.保护我们的地球
a)建立核武器起爆位置的数学模型，计算至少需要多少枚核弹才能毁灭地球?
b)根据数学模型，核弹目前拥有的最大破坏力是多少?足以毁灭地球吗?
c)为了保护地球和我们赖以生存的环境，世界上的核弹总数应该限制在什么范围内，理论上已经拥有核武器的国家应该限制在什么范围内?
4.准备一篇非技术性文章（最多1页）。
请给联合国（UN）写一篇非技术性的文章（最多1页），解释您团队的调查结果，并为所有国家提出一些建议。
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