核武器或核裝置在幾微秒的瞬間釋放出大量能量的過程。為瞭便於和普通炸藥比較，核武器的爆炸威力，即爆炸釋放的能量，用釋放相當能量的TNT炸藥的重量表示，稱為TNT當量。核反應釋放的能量能使反應區（又稱活性區）介質溫度升高到數千萬開，壓強增到幾十億大氣壓(1大氣壓等於101325帕)，成為高溫高壓等離子體。反應區產生的高溫高壓等離子體輻射X射線，同時向外迅猛膨脹並壓縮彈體，使整個彈體也變成高溫高壓等離子體並向外迅猛膨脹，發出光輻射，接著形成衝擊波（即激波）向遠處處傳播。
核爆炸景象 核爆炸發生後，先是產生發光火球，繼而產生蘑菇狀煙雲。這是核爆炸的典型征象。
火球 核武器在距地面一定高度的空中爆炸時，高溫高壓彈體迅猛向四周膨脹並以 X射線輻射加熱周圍的冷空氣。熱空氣吸收高溫輻射所具有的特點使得加熱、增壓後的熱空氣團是一個溫度大致均勻的球體，並且溫度、壓強具有突變的鋒面，這個熱空氣團稱為等溫火球。火球（見彩圖）一面向外發出光輻射，一面迅速膨脹，同時溫度、壓強逐漸下降。溫度下降到3×105開時形成以40～50千米／秒的速度向四周運動的沖擊波，其陣面（也就是火球的鋒面）仍然發光。沖擊波形成後，火球內部的溫度分佈是表面低，向內逐漸升高，火球裡面有一個溫度均勻的高溫核。沖擊波陣面溫度降低到略高於2000開時，沖擊波脫離火球，並按力學規律向外傳播，而後其陣面不再發光。
核爆炸火球和沖擊波
蘑菇雲 火球熄滅後形成上升的煙雲。沖擊波在爆心投影點附近地面的反射和負相的抽吸作用使得地面掀起巨大塵柱，上升的塵柱和煙雲相銜接，形成高大的蘑菇狀煙雲（簡稱蘑菇雲）。
核爆炸方式 根據爆炸當量、爆炸相對於地面、水面的位置，爆炸方式分為空中核爆炸、高空核爆炸、地面核爆炸、地下核爆炸和水下核爆炸等五種。
空中核爆炸 距地面一定高度之上（小於30千米）的核爆炸。爆炸瞬間先出現強烈明亮的閃光，後形成不斷增大和發光的火球。沖擊波經過地面反射回到火球後使火球變形，呈上圓下扁的“饅頭”狀，最後，從地面升起的塵柱和煙雲共同形成高大的蘑菇雲。在沖擊波所到之處還可聽到多聲巨響。火球的最大直徑和發光時間、蘑菇雲穩定時的高度主要決定於爆炸的 TNT當量。對於2萬噸TNT當量的核爆炸，火球最大直徑約為440米，發光時間約為2.4秒，穩定蘑菇雲的高度約為11千米。
高空核爆炸 在距地面高度大於30千米處的核爆炸，火球大體上是一個豎直橢球，其膨脹、上升速度和最大半徑都比空中核爆炸時大得多。爆炸高度如大於100千米，火球現象消失，因光輻射的照射，在80～100千米的高度上形成發光暗淡的“圓餅”，同時在爆點下方和南北半球對稱區域（稱為共軛區）產生人造極光和其他地球物理現象。
地面核爆炸 與空中核爆炸基本上相似，地面核爆炸的特點是：火球呈半球形，煙雲與塵柱一開始就連接在一起上升，並向四周拋出大量沙石，形成彈坑。
地下核爆炸 見地下爆炸。
水下核爆炸 在一定水深中的核爆炸，也會形成火球，但規模比空中核爆炸小，發光時間也短得多。火球熄滅後在水中形成猛烈膨脹的氣球(主要成分是水蒸氣)，引起水中沖擊波，氣球上升到水面時，拋射出大量蒸汽，同時有大量水湧入爆炸中形成的空腔，因而形成巨大水柱，其上方繼續向外噴射放射性物質，形成象菜花一樣的雲頂，其高度遠低於空中爆炸所形成的蘑菇雲（見圖）。水柱下沉時，形成由水滴組成的雲霧（稱基浪），從爆心投影點向周圍快速運動，而在投影點上空產生的雲團隨風飄移，會造成持續近一小時的大雨。在足夠深處的水下爆炸則不出現菜花雲。
水下核爆炸景象
核爆炸力學效應 在低空核爆炸的爆炸能量中，沖擊波約占50％，光輻射約占35％，早期核輻射約占5％，放射性沾染中的剩餘核輻射約占10％，核電磁脈沖僅占0.1％左右；對於主要為聚變反應的核武器，剩餘核輻射所占的比例則少得多。由上述能量比例可以看出：沖擊波所表現的力學效應起主要作用，不過爆炸高度超過約30千米的高空核爆炸除外。空中核爆炸的力學效應主要表現為空氣中傳播的沖擊波以及沖擊波拍打地面引起地下土石介質中的壓縮波和地震波。地面核爆炸的力學效應除表現為向空氣中傳播沖擊波外，還表現為在地表形成爆炸彈坑，以及向地下土石介質傳播沖擊波，沖擊波衰減後形成壓縮波和地震波；彈坑周圍的土石介質經沖擊波的壓縮和推動產生以加速度、速度和位移表征的強烈的地面運動。地下核爆炸中淺埋爆炸的主要力學效應為形成彈坑和土石介質中的沖擊波，沖擊波衰減成壓縮波和地表波，引起強烈的地運動；封閉式爆炸主要是在爆點周圍形成空腔，並在周圍介質中傳播沖擊波、壓縮波和地震波。水下核爆炸的主要力學效應是形成水中沖擊波，在水面形成從爆心投影點向四周擴展的基浪，它是造成水面物體破壞的重要因素，如果爆炸深度不大，空氣沖擊波也不可忽視。
核爆炸的殺傷和破壞效應 核爆炸是通過沖擊波、光輻射、早期核輻射、核電磁脈沖和放射性沾染等效應對人體和物體起殺傷和破壞作用的。前四者都隻在爆炸後幾十秒鐘的短時間內起作用，後者能持續幾十天甚至更長時間。沖擊波可以摧毀地面構築物和傷害人畜。光輻射主要是可見光和紅外線，能燒傷人的眼睛和皮膚，並使物體燃燒，引起火災。核爆炸早期裂變產物發射出貫穿能力很強的中子流和γ射線，可以貫穿並破壞人體和建築物。裂變產物、未燒掉的核燃料和被中子活化的元素，都會由氣化狀態冷凝為塵粒，沉降到地面，造成地面和空氣的放射性沾染，所發出的γ和β射線稱為核爆炸的剩餘輻射，也能對人體造成傷害。核爆炸發出的γ射線在空氣分子上產生康普頓散射，散射出的非對稱電子流在大氣中激起向遠方傳播的電磁脈沖，可在大范圍內對戰略武器系統的控制和運行以及全球無線電通訊構成幹擾和威脅。
核爆炸的殺傷和破壞程度同爆炸當量和爆炸高度有關。百萬噸以上大當量的空中爆炸，起殺傷和破壞作用的主要是光輻射和沖擊波，光輻射的殺傷和破壞范圍尤其大，對於城市還會造成大面積的火災。萬噸以下的小當量空中爆炸，則以早期核輻射的殺傷范圍為最大，沖擊波次之，光輻射最小。空中爆炸一般隻能摧毀較脆弱的目標，地面爆炸才能摧毀堅固的目標，如地下工事、導彈發射井等。觸地爆炸形成彈坑，可破壞約兩倍於彈坑范圍內的地下工事，摧毀爆點附近的地面硬目標，但對脆弱目標的破壞范圍則小得多。地面爆炸會造成下風方向大范圍的放射性沾染，無防護的居民會受到嚴重危害。
核爆炸防護 核爆炸的各種殺傷和破壞因素都是可以防護的，隻要采取有效措施就能減輕或避免傷害。構築工事就是比較有效的防護措施，尤其是地下工事，如坑道和民防工事等，防護效果都較好。隻要工事不遭破壞，裡面的人員就是安全的，即使是簡易野戰工事，如塹壕、單人掩體等也有一定的防護效果。在簡易工事內的人比在同距離處開闊地面上人的傷情，一般約低兩個等級。暴露在開闊地面上的人如能利用溝渠、土丘、彈坑等地形地物迅速臥倒，並盡可能將身體暴露部位遮蔽起來也可以減輕傷害。對放射性沾染的防護是一個比較復雜的問題，應查明沾染情況，撤出沾染區並消除沾染，以減輕傷害。
參考書目
S.Glasstone and P.J.Dolan，The Effects of NuclearW eapons，3rd ed.，U.S.Department of Defense andEnergy Research and Development Administration，1977.