Повітряний ядерний вибух: характеристика, вражаючі фактори, наслідки

Відкриття Альбертом Ейнштейном здатності речовин виділяти велику кількість енергії на атомному рівні поклало початок ядерної фізики. У 1930-ті роки дослідники займалися моделюванням повітряного ядерного вибуху в лабораторних умовах, але набутий досвід поставив під загрозу мирне життя на Землі.

Принцип дії

Для повітряного ядерного вибуху, потрібно створити певні умови, що викликають детонацію. Зазвичай в якості детонаторів використовуються тротил або гексоген, під впливом яких радіоактивна речовина (зазвичай уран або плутоній) протягом 10 секунд стискається до критичної маси, а потім відбувається потужний викид енергії. Якщо термоядерна бомба, то в ній відбувається процес перетворення легких елементів в більш тяжкі. Що виділяється при цьому енергія несе за собою ще більш потужний вибух.

Ядерний реактор може використовуватися і в мирних цілях, так як діленням можна управляти. Для цього застосовуються пристрої, що поглинають нейтрони. Процеси, що протікають в такій установці, весь час знаходяться в рівновазі. Навіть якщо відбуваються якісь незначні зміни в параметрах, система вчасно гасить їх і повертається в робочий режим. В аварійних ситуаціях автоматично скидаються елементи, що зупиняють ланцюгову реакцію.

Перший досвід

Відкритий Ейнштейном і досліджуваний надалі фізиками-ядерниками викид енергії зацікавив не тільки вчених, але й військових. Можливість отримання нової зброї, за допомогою якого вдасться створити потужні вибухи малої кількості речовини, що привела до експериментів з радіоактивними елементами.

Фізично можливість вибуху зі значним уражаючу дію довів французький вчений Жоліо-Кюрі. Він відкрив ланцюгову реакцію, яка стала потужним джерелом енергії. Далі він планував провести експерименти з оксидом дейтерію, але в умовах Другої світової війни це було неможливо зробити у Франції, тому в подальшому розробкою атомної зброї зайнялися англійські вчені.

Перший вибуховий пристрій було випробувано влітку 1945 року в Америці. За сьогоднішніми мірками бомба мала невелику потужність, але отриманий ефект перевершив всі очікування. Сила вибуху і вплив на навколишню територію виявилися колосальними.

Результати

Щоб визначити характеристики повітряно-ядерного вибуху, були проведені випробування. Присутні при цьому згодом описали побачене видовище. Вони спостерігали за яскравим світної точки на відстані кількох сотень кілометрів. Потім вона перетворилася на величезну кулю, пролунав дуже гучний звук, і на кілометри прокотилася ударна хвиля. Куля вибухнув, залишивши після себе двенадцатикилометровое хмара у формі гриба. На місці вибуху залишився кратер, на десятки метрів тягнеться в глибину і ширину. Земля навколо нього на кілька сотень метрів перетворилася на неживу, пориту грунт.

Температура повітря при ядерному вибуху істотно зросла, і сама атмосфера стала ніби щільніше. Це відчули навіть очевидці, які перебувають далеко від епіцентру в укритті. Масштаби побаченого вражали, оскільки ніхто не припускав, з якою силою їм доведеться зіткнутися. Були зроблені висновки, що випробування пройшли успішно.

Дивіться також:  Незвичайні літальні апарати: огляд, опис

Вражаючі фактори повітряного ядерного вибуху

Військові одразу ж зрозуміли, що нова зброя може вирішити результат війни. Але в той час ще ніхто не замислювався про вплив вражаючих факторів ядерного вибуху. Вчені звернули увагу лише на найбільш очевидні з них:

  • ударну хвилю;
  • світлове випромінювання.

Про радіоактивне зараження та іонізуюче випромінювання тоді ще ніхто не знав, хоча згодом саме проникаюча радіація виявилася найбільш небезпечною. Так, якщо спустошення і руйнування локалізувалися на відстані декількох сотень метрів від епіцентру повітряного ядерного вибуху, то площа розсіювання продуктів радіаційного розпаду простягалася на сотні кілометрів. Людина отримувала перше опромінення, яке згодом отягощалось радіаційними опадами, злущується на прилеглих територіях.

Також вчені ще не знали про те, що під дією повітряної ударної хвилі ядерного вибуху утворюється електромагнітний імпульс, який здатний вивести з ладу всю електроніку на відстані сотень кілометрів. Таким чином, перші випробувачі навіть уявити собі не могли, наскільки потужна зброя було створено, і наскільки катастрофічними можуть бути наслідки від його застосування.

Види вибухів

Повітряні ядерні вибухи здійснюються на висоті тропосфери, тобто в межах 10 км над поверхнею землі. Але крім них є й інші види, наприклад:

  1. Наземні або надводні проводяться на поверхні землі або води відповідно. Вогненна куля, що розростається з спалахи, при цьому має вигляд висхідного з-за обрію сонця.
  2. Висотні, що проводяться в атмосфері. Світлова спалах при цьому володіє дуже великими розмірами, вона зависає в повітрі і не стосується земних або водних поверхонь.
  3. Підземні або підводні відбуваються в товщі земної кори або на глибині. Зазвичай спалах при цьому не спостерігається.
  4. Космічні. Такі відбуваються в сотнях кілометрів від земної кулі, за межами навколопланетного простору і супроводжуються хмарою з світяться молекул.

Різні види відрізняються не тільки спалахом, але і іншими зовнішніми характеристиками, а також вражаючими факторами, інтенсивністю вибуху, його результатами і наслідками.

Наземні випробування

Перші бомби випробовувалися прямо на поверхні землі. Саме такі типи вибухів супроводжуються чітко вираженим грибоподібним хмарою в повітрі і кратером, що простирається на кілька десятків, а то і сотень метрів в ґрунті. Наземний вибух виглядає найбільш страхітливе, так як хмара, низько зависла над землею, притягує до себе не тільки пил, але і суттєву частину ґрунту, що робить його практично чорним. Частинки грунту перемішуються з хімічними елементами, а потім випадають на землю, що робить територію радіоактивно зараженій і абсолютно непридатною для життя. У військових цілях це може використовуватися для знищення потужних будівель або об’єктів, зараження великих територій. Руйнівний ефект при цьому найбільш потужний.

Дивіться також:  Денотат це... Денотат і сигнификат: визначення, види та приклади

Надводні вибухи

Випробування також проводяться над поверхнею водної гладі. У цьому випадку хмара буде складатися з водяного пилу, знижує інтенсивність світлового випромінювання, але розносить радіоактивні частинки на величезні відстані, в результаті чого вони можуть випасти разом з опадами у тисячі кілометрів від місця випробувань.

У військових цілях це може бути використано для ураження морських баз, портів і кораблів або для зараження води та узбережжя.

Повітряні вибухи

Цей вид може проводитися на великій відстані від землі (в цьому разі він називається високим) або на маленькому (низьким). Чим вище стався вибух, тим менше у піднімається хмари подібностей з формою гриба, так як стовп пилу з землі не досягає його.

Спалах при такому вигляді є дуже яскравою, так що її видно за сотні кілометрів від епіцентру. Вибухає з неї вогненна куля з температурою, вимірюваної в мільйони градусів Цельсія, піднімається вгору і посилає потужне світлове випромінювання. Все це супроводжується голосним звуком, що віддалено нагадують гуркіт грому.

За міру охолодження куля перетворюється в хмару, яка створює потік повітря, подхватывающий пил з поверхні. Одержаний стовп може досягти хмари, якщо воно не дуже високо над землею. Надалі хмара починає розсіюватися і потік повітря слабшає.

В результаті такого вибуху можуть бути уражені і об’єкти в повітрі, і споруди, і люди, що перебувають поблизу від нього.

Застосування в бойових цілях

Хіросіма і Нагасакі — єдині міста, стосовно яких було застосовано ядерну зброю. Трапилася там трагедія не мала собі рівних.

Жителі відчули на собі дію повітряного ядерного вибуху, ініційованого на невеликій відстані від поверхні землі і классифицируемого як низький. При цьому була повністю зруйнована інфраструктура, загинуло близько 200 тисяч населення. Дві третини з них померли миттєво. Ті, хто знаходився в епіцентрі, розпалися на молекули від жахливих температур. Світлове випромінювання залишало від них тіні на стінах.

Люди, які були далі від епіцентру, гинули від ударної хвилі і гамма-випромінювання ядерного вибуху. Частина вижили отримала летальну дозу опромінення, але лікарі ще не знали про променевої хвороби, тому ніхто не розумів, чому після уявних ознак одужання відбувається погіршення стану пацієнтів. Медики вважали це дизентерію, але протягом 3-8 тижнів хворі, у яких відкривалася сильна блювота, вмирали. Дивна хвороба людей, що вижили під час атомного бомбардування Хіросіми і Нагасакі, стала стимулом до початку досліджень в галузі ядерної медицини.

Висотні вибухи

Після бомбардування японських міст ядерну зброю не застосовувалося в бойових цілях, але дослідження його можливостей тривало в різних місцях. Навчання в атмосфері дозволили зрозуміти, що відбувається при вибуху на висоті. Виявилося, що при знаходженні центру в 10 км від поверхні землі виникає порівняно невелика по силі хвиля ядерного вибуху, але світлове та радіаційне випромінювання при цьому збільшуються. Чим вище був проведений вибух, тим сильніше підвищується іонізація, що супроводжується виходом з ладу радіотехнічних засобів.

Дивіться також:  Ідеальний газ. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів

З поверхні все це виглядає як велика яскрава спалах, сменяющаяся хмарою випаровуються молекул водню, вуглецю і азоту. Потік повітря при цьому не досягає землі, тому стовпа пилу не виникає. Також практично не відбувається зараження території, оскільки на великій висоті повітряні маси переміщуються слабо, тому метою такого ядерного вибуху може бути ураження літаків, ракет або супутників.

Підземні випробування

Останнім часом між країнами існує договір, що регламентує ядерні випробування і розпорядчий проводити їх тільки під землею, що дозволяє мінімізувати забруднення і непридатні для життя площі, що утворюються навколо полігонів.

Випробування під землею вважаються найменш небезпечними, так як дію усіх вражаючих факторів припадає на породи. Побачити світлові спалахи або грибоподібна хмара при цьому неможливо, від нього залишається тільки стовп пилу. Але ударна хвиля призводить до землетрусу і обвалення ґрунту. Зазвичай це використовується в мирних цілях, для вирішення народохозяйственных завдань. Наприклад, так можна руйнувати гірські масиви або утворювати штучні водойми.

Підводні випробування

Вибухи під водою мають більш грізні наслідки. Спочатку виникає стовп бризок, що піднімається до хмари радіоактивного туману. На поверхні води при цьому утворюються метрові хвилі, які знищують кораблі і підводні споруди. Потім відбувається зараження прилеглих територій з-за рассеивающегося хмари, проливающегося радіоактивним дощем.

Захисні заходи

Ядерний вибух вбиває все на своєму шляху і руйнує всі матеріальні об’єкти. У людей, що потрапили в епіцентр, немає можливості врятуватися, вони миттєво згорають дотла. Бомбосховище при цьому абсолютно марно, оскільки відразу ж буде зруйновано.

Врятуватися можуть лише ті, хто знаходиться досить далеко від вибуху. На відстані 1-3 км від епіцентру можна уникнути впливу ударної хвилі, але для цього треба швидко знайти надійний притулок, як тільки виникла яскрава спалах. На це у людини є від 2 до 8 секунд, в залежності від відстані. В укритті прямого попадання гамма-випромінювання не станеться, але все одно існує дуже велика ймовірність радіоактивного зараження. Знизити ризик променевої хвороби можна, користуючись засобами індивідуального захисту та уникаючи контакту з будь-якими предметами, що знаходяться на території.

Ядерна зброя – одне з найстрашніших винаходів людства. Використовується в мирних цілях, воно може принести велику користь, але його військове застосування несе страшну загрозу життя на землі. Запущену ланцюгову реакцію не можна зупинити, тому існує договір про ядерне роззброєння, покликаний захистити планету від катастрофи.