Спустя пару десятилетий после изобретения ядерного оружия учёные начали задаваться вопросом относительно последствий его масштабного использования. По данным Стокгольмского института исследования проблем мира, сегодня в мире на вооружении стоят 17,3 тысячи ядерных боеголовок. Их совокупная мощность может составлять от 1,4 до 1,6 гигатонны, причём 1,32 из них приходятся на ядерные арсеналы России и США, крупнейших владельцев такого оружия.

Согласно большинству гипотез об апокалиптическом мире, в случае локального или глобального ядерного конфликта в атмосферу единовременно будут выброшены колоссальные количества дыма и пепла. Почти все учёные сходятся на том, что климатические изменения будут. Неясно лишь точно, что это будут за изменения. Одни склонны говорить о резком и значительном повышении температуры, другие – о её падении до арктических значений, третьи – о незначительном изменении температурных графиков.

Нет единого мнения и о продолжительности климатических эффектов; прогнозы говорят как о нескольких днях или месяцах, так и о целых десятилетиях. В любом случае ни один из предлагаемых сценариев не даёт человечеству серьёзных шансов на выживание: а если кто-то и сможет пережить глобальную ядерную войну, он все равно погибнет от голода и болезней.

Подавляющее большинство теорий строится исходя из того, что ядерный конфликт любого масштаба начнётся 15 мая. Эта дата наиболее удобна для расчётов, поскольку годовые изменения климата в это время ощущаются в минимальной степени.

За основу принято брать три модели развития ядерных войн, последствия которых во многом схожи. Первая модель предполагает подрыв сразу в нескольких крупных промышленных городах до дюжины атомных зарядов, сравнимых с мощностью «Малыша», сброшенного на Хиросиму. Обычно такие города, а также базы размещения стратегического оружия, являются основными целями для ядерных боевых блоков. Совокупная мощность взрывов в каждом из городов оценивается примерно в 216 килотонн, соответственно, 2,16 мегатонны в десяти городах.

Число жертв от ядерных конфликтов различной интенсивности может составить от миллиарда до четырёх миллиардов человек с последующим активным сокращением популяции от эпидемий, голода и отравления. Согласно всем теориям, из-за сажи в атмосфере на Земле сначала наступят «ядерные сумерки». Спустя минимум десять лет часть сажи осядет, но некоторое её количество ещё будет оставаться в атмосфере, напоминая дымку. Это явление предложено называть «ядерным туманом». Из-за недостаточной освещённости погибнут многие лиственные растения, но хвойные уцелеют. Среди животных в первую очередь вымрут виды, наиболее чувствительные к резким изменениям температуры.

Вторая модель – локальный ядерный конфликт между странами в субтропическом климате, благоприятном для сильных пожаров, огненных смерчей и распространения сажи в атмосфере. В этом конфликте могут быть использованы 50 ядерных зарядов совокупной мощностью 750 килотонн. В субтропиках восходящие потоки нагретого воздуха поднимаются значительно выше, чем в других регионах Земли, и теоретически могут преодолевать слой облаков. В случае войны дым и сажа поднимутся достаточно высоко и распространятся над всей поверхностью планеты, разрушая озоновый слой и заслоняя солнце.

Наконец, третья модель берёт за основу масштабный ядерный конфликт, в котором могут быть использованы боевые блоки совокупной мощностью от ста мегатонн до гигатонны. Фонд мира ядерного века – NAPF, в который входят учёные из Ратгерского университета, Американского геофизического союза и других исследовательских организаций, полагает, что в одной только ядерной войне между США и Россией будут использованы 4,4 тысячи ядерных зарядов совокупной мощностью до 440 мегатонн. Итог: в атмосферу будут выброшены 180 миллионов тонн сажи, которая заблокирует до 75 процентов солнечного света над поверхностью северного полушария.