Iarnă nucleară, devastarea mediului înconjurător despre care unii oameni de știință susțin că ar rezulta probabil în urma sutelor de explozii nucleare dintr-un război nuclear. Efectele dăunătoare ale luminii, căldurii, exploziei și radiațiilor provocate de exploziile nucleare erau cunoscute de mult timp de oamenii de știință, dar efectele indirecte ale acestor explozii asupra mediului au rămas în mare parte ignorate timp de decenii. Cu toate acestea, în anii 1970, mai multe studii au emis ipoteza că stratul de ozon din stratosferă, care protejează ființele vii de o mare parte din radiațiile ultraviolete nocive ale Soarelui, ar putea fi epuizat de cantitățile mari de oxizi de azot produse de exploziile nucleare. Alte studii au speculat faptul că marile cantități de praf aruncate în atmosferă de exploziile nucleare ar putea împiedica lumina solară să ajungă la suprafața Pământului, ceea ce ar duce la o răcire temporară a aerului. Oamenii de știință au început apoi să ia în considerare fumul produs de pădurile imense incendiate de mingile de foc nucleare, iar în 1983, un studiu ambițios, cunoscut sub numele de studiul TTAPS (de la inițialele numelor de familie ale autorilor săi, R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack și Carl Sagan), a luat în considerare factorul crucial al fumului și al funinginii provenite din arderea combustibililor petrolieri și a materialelor plastice în orașele devastate de exploziile nucleare. (Fumul provenit din astfel de materiale absoarbe lumina solară mult mai eficient decât fumul provenit din arderea lemnului). Studiul TTAPS a inventat termenul de „iarnă nucleară”, iar ipotezele sale amenințătoare despre efectele unui război nuclear asupra mediului au fost studiate intens atât de comunitatea științifică americană, cât și de cea sovietică.
Cauza de bază a iernii nucleare, conform ipotezei cercetătorilor, ar fi reprezentată de numeroasele și imensele mingi de foc provocate de explozia focoaselor nucleare. Aceste mingi de foc ar aprinde uriașe incendii necontrolate (furtuni de foc) deasupra tuturor orașelor și pădurilor aflate în raza lor de acțiune. Aceste incendii ar trimite în aer coloane mari de fum, funingine și praf, care ar fi ridicate de propria lor încălzire la altitudini mari, unde ar putea pluti săptămâni întregi înainte de a cădea înapoi sau de a fi spălate din atmosferă pe sol. Câteva sute de milioane de tone de fum și funingine vor fi transportate de vânturile puternice dinspre vest spre est până când vor forma o centură uniformă de particule care va înconjura emisfera nordică de la 30° la 60° latitudine. Acești nori negri și groși ar putea bloca toată lumina Soarelui, cu excepția unei fracțiuni din ea, pentru o perioadă de câteva săptămâni. În consecință, temperaturile de la suprafață ar scădea timp de câteva săptămâni, poate cu până la 11° – 22° C (20° – 40° F). Condițiile de semiîntuneric, înghețuri ucigătoare și temperaturi sub zero grade, combinate cu doze mari de radiații provenite din precipitațiile nucleare, ar întrerupe fotosinteza plantelor și ar putea distruge astfel o mare parte din vegetația și viața animală de pe Pământ. Frigul extrem, nivelurile ridicate de radiații și distrugerea pe scară largă a infrastructurilor industriale, medicale și de transport, precum și a rezervelor de hrană și a culturilor ar declanșa un număr masiv de morți din cauza foametei, a expunerii și a bolilor. Astfel, un război nuclear ar putea reduce populația umană a Pământului la o fracțiune din numărul său anterior.
O serie de oameni de știință au contestat rezultatele calculelor inițiale și, deși un astfel de război nuclear ar fi, fără îndoială, devastator, gradul de afectare a vieții pe Pământ rămâne controversat.
.