大量烟尘持久地遮挡阳光，使地球气温陡然下降，进入了一个漫长而寒冷的冬天，茂密的植被大部枯死，恐龙等生物和动物遭到灭顶之灾。
目前，世界上有5万多个核弹头，约达200亿吨梯恩梯当量的核武器，一旦发生核战争，地球上会不会出现类似的核冬天呢？这个问题引起五位美国科学家的注意。他们经过一年半的研究，于1983年10月正式提出“核冬天效应”的理论，从而引起全世界的关注，日本还专门拍摄了《地球冻结》的科幻影片。研究者以美苏使用核武库中40％核武器（50亿吨）在北半球进行核战争为背景建立物理模型，利用公开发表的核武器『性』能数据建立数学模型，终于得出这样的推论：在一场50亿吨当量的核大战中，可将9.6亿吨微尘和2.25亿吨黑烟掀入空中，『射』向地球的阳光被这些黑烟的微粒吸收而变热，变热后的黑烟又产生一股上升气流，将黑『色』微粒子推向30公里高的同温层，使臭氧层遭到破坏。这样，整个地球就会变成暗无天日的灰『色』世界，厚厚的烟云遮盖着天空，终日不散，陆地再也见不到阳光，白天和夜晚难以区分，气温急剧下降，绿『色』植被枯死，海洋河流冻结，地球生态遭到严重破坏，人类生存条件被毁于一旦。这就是核冬天和核冬天效应所带来的悲惨世界。