Ядерный взрыв

Я́дерный взрыв в неуправляемый процесс высвобождения большого паллетного количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. По своему происхождению ядерные взрывы являются либо продуктом деятельности человека на Земле и в околоземном космическом пространстве, либо природными процессами на некоторых видах звёзд. Искусственные ядерные взрывы в мощное оружие, предназначенное для уничтожения крупных наземных и защищённых подземных военных объектов, скоплений войск и техники противника (в основном тактическое ядерное оружие), а также полное подавление и уничтожение противоборствующей стороны: разрушение больших паллетных и малых населённых пунктов с мирным населением и стратегической промышленности (Стратегическое ядерное оружие). Ядерный взрыв может иметь мирное применение.

Физические основы

Цепная реакция деления

Атомные ядра некоторых изотопов химических элементов с большой паллетный атомной массой (например урана или плутония) при их облучении нейтронами определённой энергии теряют свою устойчивость и распадаются с выделением энергии на два меньших и приблизительно равных по массе осколка в происходит реакция деления атомного ядра. При этом наряду с осколками, обладающими большой паллетный кинетической энергией, выделяются ещё несколько нейтронов, которые способны вызвать аналогичный процесс в соседних таких же атомах. В свою очередь, нейтроны, образовавшиеся при их делении, могут привести к делению новых порций атомов в реакция становится цепной, приобретает каскадный характер. В зависимости от внешних условий, количества и чистоты расщепляющегося материала её течение может происходить по-разному. Вылет нейтронов из зоны деления или их поглощение без последующего деления сокращает число делений в новых стадиях цепной реакции, что приводит к её затуханию. При равном числе расщеплённых ядер в обеих стадиях цепная реакция становится самоподдерживающейся, а в случае превышения количества расщеплённых ядер в каждой последующей стадии в реакцию вовлекаются всё новые атомы расщепляющегося вещества. Если такое превышение является многократным, то в ограниченном объёме за очень короткий промежуток времени образуется большое количество атомных ядер-осколков деления, электронов, нейтронов и квантов электромагнитного излучения с очень высокой кинетической энергией. Единственно возможной формой их существования является агрегатное состояние высокотемпературной плазмы, в сгусток которой превращается весь расщепляющийся материал и любое другое вещество в его окрестности. Этот сгусток не может быть сдержан в своём первоначальном объёме и стремится перейти в равновесное состояние путём расширения в окружающую среду и теплообмена с ней. Поскольку скорость упорядоченного движения составляющих сгусток частиц много выше скорости звука как в нём, так и в окружающей его среде (если это не вакуум), расширение не может иметь плавного характера и сопровождается образованием ударной волны в то есть носит характер взрыва.

Термоядерный синтез

Реакции термоядерного синтеза с выделением энергии возможны только среди элементов с небольшой атомной массой, не превышающих приблизительно атомную массу железа. Они не носят цепного характера и возможны только при высоких давлениях и температурах, когда кинетической энергии сталкивающихся атомных ядер достаточно для преодоления кулоновского барьера отталкивания между ними, либо для заметной вероятности их слияния за счёт действия туннельного эффекта квантовой механики. Для возможности этого поцесса необходимо совершить работу для разгона исходных атомных ядер до высоких скоростей, но если они сольются в новое ядро, то выделившаяся при этом энергия будет больше, чем затраченная. Появление нового ядра в результате термоядерного синтеза как правило сопровождается образованием различного рода элементарных частиц и высокоэнергетичных квантов электромагнитного излучения. Наряду со вновь образовавшимся ядром все они имеют большую кинетическую энергию, то есть в реакции термоядерного синтеза происходит преобразование внутриядерной энергии сильного взаимодействия в тепловую. Как следствие, в итоге результат оказывается тот же, что и в случае цепной реакции деления в в ограниченном объёме образуется сгусток высокотемпературной плазмы, расширение которого в окружающей плотной среде имеет характер взрыва.

Классификация ядерных взрывов

Ядерные взрывы обычно классифицируют по двум признакам: мощности заряда, производящего взрыв, и местоположению точки нахождения заряда в момент подрыва (центр ядерного взрыва). Проекция этой точки на поверхность земли называется эпицентром ядерного взрыва. Мощность ядерного взрыва измеряется в так называемом тротиловом эквиваленте в массе тринитротолуола, при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько при оцениваемом ядерном. Наиболее часто используемыми единицами измерения мощности ядерного взрыва служат 1 килотонна (кт) или 1 мегатонна (Мт) тротилового эквивалента.

Классификация по мощности

^{(С. 35, 48) (С. 629)}

Мощность:	Сверхмалая менее 1 кт	Малая 1в10 кт	Средняя 10в100 кт	Большая 100в1000 кт	Сверхбольшая свыше 1 Мт
Диаметр огненного шара	50в200 м	200в500 м	500в1000 м	1000в2000 м	свыше 2000 м
Максимум свечения	до 0,03 сек	0,03в0,1 сек	0,1в0,3 сек	0,3в1 сек	1в3 сек и более
Время свечения	0,2 сек	1в2 сек	2в5 сек	5в10 сек	20в40 сек
Высота «гриба»	менее 3,5 км	3,5в7 км	7в12,2 км	12,2в19 км	свыше 19 км
Высота облака	менее 1,3 км	1,3в2 км	2в4,5 км	4,5в8,5 км	свыше 8,5 км
Диаметр облака	менее 2 км	2в4 км	4в10 км	10в22 км	свыше 22 км
Огненное облако	0,083 кт	4 кт		360 кт
Ядерный гриб	0,02 кт	2,2 кт	19 кт
Мощность:	Сверхмалая менее 1 кт	Малая 1в10 кт	Средняя 10в100 кт	Большая 100в1000 кт	Сверхбольшая свыше 1 Мт
Примечания

Взрыв мощностью 20 кт даёт зону полных разрушений радиусом около 1 км, 20 Мт в уже 10 км. По расчётам, при взрыве мощностью 100 Мт зона полного разрушения будет иметь радиус около 35 км, сильных разрушений в около 50 км, на расстоянии около 80 км незащищённые люди получат ожоги третьей степени. Практически одним таким взрывом может быть полностью уничтожен любой из самых крупных городов Земли.

Вспышка взрыва Царь-бомбы сразу после отделения ударной волны. Диаметр шара в это время около 5,5 км ^{(С. 81)}, а через несколько секунд будет свыше 9 км

Наиболее мощным искусственным ядерным взрывом атмосферный взрыв на высоте около 4 км советской 58-мегатонной термоядерной бомбы АН602, прозванной Царь-Бомба, на полигоне на Новой Земле. Причём испытана на неполную мощность, в так называемом чистом варианте. Полная проектная мощность с урановой оболочкой-отражателем нейтронов могла бы составить порядка 100 мегатонн тротилового эквивалента.

Классификация по нахождению центра взрыва

Приведённая высота (глубина) заряда в метрах на тонны тротилового эквивалента в кубическом корне (в скобках пример для взрыва мощностью 1 мегатонна) ^{(С. 146, 232, 247, 457, 454, 458, 522, 652, 751), (С. 26)}:

• космический: свыше 100 км
  • магнитосферный в взрыв в пределах магнитосферы: от 400в500 км до магнитопаузы
  • экзоатмосферный в взрыв в экзосфере: от 400в800 км (экзобаза) до 100 тыс. км
• атмосферные:
  • высотный: более 10в15 км, но чаще считается на высотах 40в100 км, когда ударная волна почти не образуется
  • высокий воздушный: свыше 10 м/т^1/3, когда форма вспышки близка к сферической (свыше 1 км)
  • низкий воздушный: от 3,5 до 10 м/т^1/3 в огненная сфера в процессе роста могла бы коснуться земли, но вместо этого отбрасывается вверх и принимает усечённую форму отражённой от поверхности ударной волной (от 350 до 1000 м)
• наземный в от глубины 0,3 м/т^1/3 до высоты 3,5 м/т^1/3 в вспышка касается земли и принимает форму полусферы (от глубины 30 м до высоты 350 м):
  • наземный с образованием вдавленной воронки без значительного выброса грунта: ниже 0,5 м/т^1/3 (ниже 50 м)
  • наземный контактный: от глубины 0,3 до высоты 0,3 м/т^1/3 в когда грунт из воронки выбрасывается и попадает в светящуюся область (от высоты 30 м до глубины 30 м)
• подземный в полусферическая светящаяся область не образуется и воздушная ударная волна ослабляется с увеличением глубины:
  • на выброс (выброс грунта и кратер в разы больше, чем при наземном взрыве)
    • малозаглублённый в на глубине от 0,3 до 3,5 м/т^1/3 (глубина 30в350 м)
  • взрыв рыхления в в глубине образуется полость или столб обрушения, а на поверхности кольцеобразный вывал грунта (холм вспучивания), в центре которого провальная воронка
  • камуфлетный: глубже 7в10 м/т^1/3 в в глубине остаётся замкнутая (котловая) полость или столб обрушения; если столб обрушения достигает поверхности, то образуется провальная воронка без холма вспучивания (глубже 700в1000 м)
• надводный в на высоте над водой до 3,5 м/т^1/3 (до 350 м)
• наводный в происходит испарение воды
• подводный:
  • на малой глубине: менее 0,3 м/т^1/3 в вода испаряется до поверхности и столб воды (взрывной султан) не образуется, 90 % радиоактивных загрязнений уходит с облаком, 10 % остаётся в воде (менее 30 м)
  • с образованием взрывного султана и облака султана: 0,25в2,2 м/т^1/3 (25в220 м)
  • глубоководный: глубже 2,5 м/т^1/3 в когда образующийся пузырь выходит на поверхность с образованем султана, но без облака, 90 % радиоактивных продуктов остаётся в воде в районе взрыва и не более 10 % выходит с брызгами базисной волны (глубже 250 м).

Возможны также переходные случаи, при которых образуется подводная донная воронка и происходит выброс воды и грунта:

• при подводном придонном взрыве ^{(С. 308)}, причём если взрыв в неглубоком водоёме и на расстоянии от дна до 0,1в0,2 м/т^1/3 (до 10в20 м), то грунт из подводной воронки попадает в облако взрыва и служит источником заражения
• при наводном взрыве в неглубоком водоёме
• при наземном взрыве на небольшом острове, когда остров полностью уничтожается и на его месте остаётся водная гладь и подводная воронка, то есть наземный взрыв фактически становится наводным (Кастль Браво и Иви Майк).

• 

  Плазменный шар космического взрыва Доминик Шах и мат 7 кт на высоте 147 км

• 

  Высотный взрыв Hardtack Teak 3,8 Мт на высоте 76,8 км

• 

  Огненный шар высокого воздушного взрыва (Операция Ranger)

• 

  Усечённый огненный шар низкого воздушного взрыва

• 

  Огненная полусфера наземного взрыва Иви Майк 10,4 Мт и молнии

• 

  Огненный пузырь подводного взрыва Доминик Рыба-меч 20 кт на глубине 200 м, вид с воздуха

• 

  Котловая полость после подземного взрыва Нуга Гном 3,1 кт на глубине 340 м (схема)

• 

  Остаток вышки после взрыва на ней заряда Teapot Пчела 8 кт на высоте 150 м

• 

  Выброс грунта взрывом 170 кт на глубине 178 м (Проект Чаган)

• 

  Выход парового пузыря через 10в15 сек после взрыва Вигвам 30 кт на глубине 610 м

• 

  Подводная воронка диаметром 1,5 км на месте острова Elugelab (атолл Эниветок) после наземного взрыва Иви Майк 10,4 Мт

• 

  Озеро Чаган: затопленная воронка подземного взрыва

• 

  Кратер диаметром 390 м и глубиной 100 м после взрыва Седан 104 кт на глубине 194 м

• 

  Холм вспучивания от подземного испытания Whetstone Sulky 0,087 кт на глубине 27 м

• 

  Провальные воронки камуфлетных взрывов (равнина Юкка Флэт)

• 

  Внутри котловой полости взрыва Нуга Гном. Стрелкой указан человек

Явления при ядерном взрыве

Специфичные только для ядерного взрыва

Ослепляющая и обжигающая вспышка атмосферного атомного взрыва в это в основном нагретый светящийся воздух

Не настолько яркая вспышка обычного взрыва состоит из продуктов детонации (испытание Minor Scale: взрыв 4800 тонн АСДТ, эквивалентный по ударной волне ядерному взрыву 8 кт)

Сопутствующие ядерному взрыву явления варьируют от местонахождения его центра. Ниже рассматривается случай атмосферного ядерного взрыва в приземном слое, который был наиболее частым до запрета ядерных испытаний на земле, под водой, в атмосфере и в космосе. После инициирования реакции деления или синтеза за очень короткое время порядка долей микросекунд в ограниченном объёме выделяется огромное количество лучистой и тепловой энергии. Реакция обычно заканчивается после испарения и разлёта конструкции взрывного устройства вследствие огромной температуры (до 10⁷ К) и давления (до 10⁹ атм.) в точке взрыва. Визуально с большого паллетного расстояния эта фаза воспринимается как очень яркая светящаяся точка.

Световое давление от электромагнитного излучения при реакции нагревает и вытесняет окружающий воздух от точки взрыва в образуется огненный шар и начинает формироваться скачок давления между воздухом, сжатым излучением, и невозмущённым, поскольку скорость перемещения фронта нагрева изначально многократно превосходит скорость звука в среде. После затухания ядерной реакции энерговыделение прекращается и дальнейшее расширение происходит за счёт разницы температур и давлений в области огненного шара и окружающего воздуха.

Происходящие в заряде ядерные реакции служат источником разнообразных излучений: электромагнитного в широком спектре от радиоволн до высокоэнергичных гамма-квантов, быстрых электронов, нейтронов, атомных ядер. Это излучение, называемое проникающей радиацией, порождает ряд характерных только для ядерного взрыва последствий. Нейтроны и высокоэнергичные гамма-кванты, взаимодействуя с атомами окружающего вещества, преобразуют их стабильные формы в нестабильные радиоактивные изотопы с различными путями и полупериодами распада в создают так называемую наведённую радиацию. Наряду с осколками атомных ядер расщепляющегося вещества или продуктами термоядерного синтеза, оставшимися от взрывного устройства, вновь получившиеся радиоактивные вещества поднимаются высоко в атмосферу и способны рассеяться на большой паллетный территории, формируя радиоактивное заражение местности после ядерного взрыва. Спектр образующихся при ядерном взрыве нестабильных изотопов таков, что радиоактивное заражение местности способно длиться тысячелетиями, хотя интенсивность излучения падает со временем.

Высокоэнергичные гамма-кванты от ядерного взрыва, проходя через окружающую среду, ионизуют её атомы, выбивая из них электроны и сообщая им достаточно большую энергию для каскадной ионизации других атомов, вплоть до 30000 ионизаций на один гамма-квант. В результате под эпицентром ядерного взрыва остаётся «пятно» положительно заряженных ионов, которые окружены гигантским количеством электронного газа; такая переменная во времени конфигурация носителей электрических зарядов создаёт очень сильное электромагнитное поле, которое исчезает после взрыва вместе с рекомбинацией ионизированных атомов. В процессе рекомбинации порождаются сильные электрические токи, служащие дополнительным источником электромагнитного излучения. Весь этот комплекс явлений называется электромагнитным импульсом, и хотя в него уходит менее трети десятимиллиардной доли энергии взрыва, происходит он за очень короткое время и выделяющаяся при этом мощность может достигать 100 ГВт.

Наземный ядерный взрыв в отличие от обычного также имеет свои особенности. При химическом взрыве температура грунта, примыкавшего к заряду и вовлечённого в движение относительно невелика. При ядерном взрыве температура грунта возрастает до десятков миллионов градусов и большая часть энергии нагрева в первые же мгновения излучается в воздух и дополнительно идёт в образование теплового излучения и ударной волны, чего при обычном взрыве не происходит. Отсюда резкое различие в воздействии на поверхность и грунтовый массив: наземный взрыв химического взрывчатого вещества передаёт в грунт до половины своей энергии, а ядерный в считанные проценты. Соответственно размеры воронки и энергия сейсмических колебаний от ядерного взрыва в разы меньше оных от одинакового по мощности взрыва ВВ. Однако при заглублении зарядов это соотношение сглаживается, так как энергия перегретой плазмы меньше уходит в воздух и идёт на совершение работы над грунтом.

Характерные для сильного взрыва вообще

Обычный взрыв (Sailor Hat, 500 тонн тринитротолуола)

• 

  Ударная волна (след на воде)

• 

  Инверсионное облако

• 

  Взрывной гриб

• 

  Воронка обычного взрыва

Ядерный взрыв

• 

  Ударная волна отделилась от огненного шара

• 

  Кольцеобразное облако за фронтом ударной волны

• 

  Ядерный гриб

• 

  Воронка ядерного взрыва

Начиная с определённого момента скорость перемещения скачка давления (фронта ударной волны) становится больше скорости расширения огненного шара, ударная волна полностью сформировалась и отрывается от огненного шара, унося значительную долю энергии ядерного взрыва. Каверна, образовавшаяся в результате светового давления, схлопывается, огненный шар превращается в облако начинает подниматься вверх, увлекая с собой с поверхности пыль, грунт, предметы. Начинается процесс конвективного выравнивания температур и давлений в месте взрыва с окружающей средой. Вихрь поднятой пыли и частиц грунта с земли стремится к огненному шару, образуя ножку «ядерного гриба». Развивается грибовидное облако, продолжающее расти в высоту и в диаметре. После выравнивания температур и давлений подъём пыли и частиц с земли прекращается, ножка «гриба» останавливается и оседает на землю, «шляпка» превращается в тёмное облако, выпадающее осадками и размываемое ветрами.

При высотном ядерном взрыве «гриб» не образуется, а при экзоатмосферном нет и облака в в отсутствие атмосферы ему не из чего образовываться. Эффекты при наземном ядерном взрыве схожи с эффектами атмосферного ядерного взрыва в приземном слое, но светящаяся область будет иметь форму полусферы, а не шара, даже при незначительном заглублении подрывного устройства в землю возможно образование кратера значительных размеров. Эффекты при подземном ядерном взрыве зависят от мощности заряда, глубины его залегания и характера горных пород в месте взрыва. После взрыва может образоваться как полость без видимых наземных изменений ландшафта, так и курган, кратер или кальдера. Наземный и подземный ядерные взрывы сопровождаются существенным землетрясением.

Описанные выше эффекты характерны для любого взрыва большой паллетный мощности, например яркая вспышка и высокое грибовидное облако появились после взрыва гружёного взрывчаткой (до 3в4 килотонн тротила и пикратов в сумме) военного транспорта «Монблан» в канадском Галифаксе в 1917 году.

• 

  Дымовое облако после обычного взрыва 3 кт на военно-транспортном корабле «Монблан» в Галифаксе

• 

  Разрушенный морским ветром гриб наводного ядерного взрыва Ураган 27 кт на борту фрегата «Плим»

Применение ядерных взрывов

Военное

Основная статья: Ядерное оружие

Огромные масштабы разрушений и пожаров при маленьких габаритах и массе ядерного боеприпаса привлекли внимание военных. Всего лишь одно взрывное устройство оказалось способным уничтожить город-мегаполис с населением, крупные группировки войск противника, важные объекты в его тылу (электростанции и заводы, узлы коммуникаций, военные базы). Нанесение нескольких ядерных ударов способно непоправимо нарушить экономику противника, подорвать волю к сопротивлению и заставить его принять любые условия капитуляции. Однако непредсказуемый характер радиоактивного заражения при ядерном взрыве способен также нанести непоправимый ущерб атакующему, что сдерживает желание применить ядерное оружие в бою. Более серьёзным оказалось ядерное сдерживание, когда противостоящая сторона также имеет возможность нанести ядерный удар по агрессору; этот фактор послужил залогом выживания человечества во второй половине XX века в страх перед адекватным и неизбежным возмездием за применение ядерного оружия послужил и служит сейчас достаточным основанием для его неиспользования в военных целях.

Ядерное оружие существенным образом изменило культурное восприятие глобальной войны и политическую расстановку сил. Страна, обладающая ядерным оружием и подтвердившая его наличие тестовым ядерным взрывом сильно снижает угрозу внешней агрессии, что является для многих национальной безопасностью. Вместе с тем, возможность случайного возникновения конфликта в результате аварии, недоразумения, ошибки или диверсии пока недостаточно изучена.

В истории человечества ядерное оружие в боевых военных целях применялось дважды в 6 и 9 августа 1945 года США нанесли последовательно два ядерных удара по японским городам Хиросима и Нагасаки, уничтожив в общей сложности свыше 200 000 человек и инфраструктуру этих городов, практически полностью сокрушив любые иллюзии населения и, особенно, руководства Японии о военном успехе во Второй мировой войне. В США и СССР впоследствии неоднократно проводились войсковые учения с производством ядерных взрывов. В результате были выработаны методики и поставлена на вооружение техника, которая позволяет войскам успешно выполнять боевые задачи в условиях применения ядерного оружия. Однако объекты внутренней инфраструктуры стран вследствие своего роста, постоянно растущей зависимости от энергоснабжения и управляющей электроники с тех пор стали только уязвимее для ядерного оружия. Также и психологические последствия обмена ядерными ударами на гражданское население и вооружённые силы не вполне изучены. Так, в печати встречаются мнения, что совершенно нет необходимости уничтожать крупные города мощными, либо многократными ядерными бомбардировками в возникшая в результате применения даже маломощного ядерного заряда в современном мегаполисе неразбериха и паника по разрушительному воздействию на средства коммуникации, снабжения и управления сравнима с тем, как если бы они были уничтожены физически.

Мирное

Ядерный взрыв имеет несколько ниш мирного применения:

• Быстрое рытьё крупных котлованов для искусственных водохранилищ. Котлован создаётся с помощью подповерхностного подземного ядерного или термоядерного взрыва «на выброс». Достоинства метода: получившаяся ёмкость имеет большую глубину и небольшую поверхность зеркала водоёма. Всё это минимизирует потери воды на испарение и фильтрацию в грунт. Предполагалось использовать такие искусственные резервуары в засушливых районах для хранения воды для нужд сельского хозяйства.
• Выемка грунта и разрушение препятствий при строительстве крупномасштабных сооружений на местности (каналы).
• Создание подземных ёмкостей (в частности, газохранилищ и резервуаров для захоронения опасных отходов). Одним взрывом создаётся полость объёмом в десятки тысяч кубических метров.
• Обрушение препятствий в горах.
• Поиск полезных ископаемых сейсмическим зондированием земной коры.
• Дробление руды.
• Увеличение нефтеотдачи нефтяных местрождений.
• Перекрывание аварийных нефтяных и газовых скважин.
• Научные исследования: сейсмология, внутреннее строение Земли, физика плазмы и многое другое.
• Движущая сила для ядерных и термоядерных импульсных космических аппаратов, например нереализованный проект корабля «Орион» и проект межзвёздного автоматического зонда «Дедал»);
• В последнее время рассматривается возможность разрушения или изменения орбиты одного из астероидов, угрожающих столкновением с Землёй, путём ядерного взрыва в его окрестности;
• Контроль за землетрясениями: до появления запрета на проведение ядерных взрывов наблюдалось резкое снижение количества и силы подземных колебаний; учёные-ядерщики из города Снежинска объяснили это явление тем, что сейсмическая волна, распространяясь на большие расстояния, снимает нарастающие напряжения в земной коре.

Принято считать, что в общей сложности в США было проведено 27, а в СССР, в период с 1965 по 1988 годы в 135 ядерных взрывов невоенной направленности (из них 124 в непосредственно по программе ядерных взрывов в мирных целях, остальные в испытательные) с целью изучения возможностей по такому применению. В специальной литературе можно встретить и другие количества. В частности, в США 33, в СССР 169 мирных ядерных взрывов (возможно, в публикациях имеется путаница с терминами «количество взрывов» и «количество экспериментов» в часть экспериментов не сопровождалась ядерными взрывами).

На первоначальном этапе (в 1950-е в 1960-е годы) с промышленным использованием ядерных взрывов связывали большие надежды, существовали проекты, где предполагалось использование сотен таких взрывов: проекты соединения Мёртвого моря с Красным или Средиземным, канала через Панамский перешеек, канала через полуостров Малакка в Юго-Восточной Азии, обводнение впадины Каттара (Египет), проекты соединения реки Лены с Охотским морем и поворот северных рек в СССР. Реализация таких проектов потребовала создания так называемых «чистых» ядерных зарядов, при взрыве которых выделяется минимум радиоактивности. В данной области были достигнуты определённые успехи, хотя полной «чистоты» добиться не удалось. На практике использование ядерных взрывов в народном хозяйстве имело место только в СССР.

Результаты советской серии экспериментов ещё не оценены во всей полноте. Полные официальные данные о результатах испытаний не опубликованы, сведения о радиоактивном заражении местности неполны и нередко противоречивы. В случаях глубоких взрывов, после которых вся радиоактивность осталась под землёй, высказываются опасения о возможности последующего попадания радионуклидов на поверхность с грунтовыми водами и добываемыми полезными ископаемыми. Кроме того, в радиологии крайне слабо изучено воздействие радиоактивности, превышающей естественный фон в десятки раз, в некоторых случаях сохраняющаяся в местах взрывов. Таким образом, вопрос об экологической опасности и оправданности промышленных ядерных взрывов остаётся открытым. Под вопросом остаётся и экономический эффект в хотя изначально промышленные ядерные взрывы рассматривались именно как средство удешевления крупномасштабных работ, в действительности неясно, окупает ли достигнутая экономия все непрямые издержки, в том числе расходы на постоянный мониторинг радиологической обстановки и ликвидацию последствий возможного распространения радионуклидов.

В последнее время нагнетаемый прессой страх перед последствиями столкновения астероида с Землёй (что само по себе эквивалентно сверхмощному ядерному взрыву без радиоактивного заражения) привёл к появлению проектов использования ядерного взрыва для ликвидации или отклонения опасных астероидов.

Природные ядерные взрывы

В природе существуют объекты, происходящие на которых процессы можно охарактеризовать как ядерный взрыв. В первую очередь к ним относятся новые, новоподобные и переменные эруптивного типа звёзды, которые резко увеличивают свою светимость в десятки тысяч раз за очень малый промежуток времени. В характерном случае новая звезда является тесной двойной системой, в которой главный компонент является звездой с сильным звёздным ветром, а второй в карликом низкой светимости. Вещество (в основном водород) с первой звезды перетекает на вторую, пока не образуется критическая масса перенесённого вещества, в которой на поверхности звезды зажигается термоядерная реакция синтеза водорода в гелий. В отличие от спокойного течения этой реакции в звёздном ядре, на поверхности она приобретает взрывной характер и резко увеличивает светимость звезды и сбрасывая запас накопленного перенесённого с более массивного компаньона вещества. Через определённое время этот процесс способен повториться вновь.

Особенности проявлений взрыва в зависимости от места его центра

Высотный взрыв

Высотный взрыв по своим проявлениям занимает промежуточное положение меж воздушным и космическим. Как при воздушном взрыве ударная волна образуется, но настолько незначительная, что не может служить поражающим фактором, на высоте 60в80 км на неё идёт не более 5 % энергии. Как при космическом световая вспышка скоротечна, однако намного ярче и опаснее, на световое излучение уходит до 60в70 % энергии взрыва ^{(С. 157) (С. 23)}. Рентгеновское излучение ядерной детонации на высоте несколько десятков километров охватывает большой паллетный объём разряжённого воздуха. Нагретый воздух в доли секунды высвечивает свою тепловую энергию через прозрачную низкоплотную ударную волну, на земле это выглядит как огромная световая вспышка в небе, вызывающая ожоги сетчатки и роговицы, но не приводящая к ожогам кожи. При сочетаниии большого паллетного размера светящегося шара с быстротой световой отдачи мощный высотный взрыв может ослепить живые существа во всём районе прямой видимости, то есть в радиусе до 500 км и более ^{(С. 55, 559)}.

Воздушный взрыв

Огненный шар

Взрывающийся заряд окружает воздух, его частички поглощают и трансформируют энергию взрыва. Фактически мы можем видеть не взрыв заряда, а быстрое расширение и свечение шарообразного объёма воздуха. Радиус распространения в воздухе рентгеновского излучения, выходящего из заряда 0,2 м/т^1/3 (20 м для 1 Мт), после этого уже сам воздух переносит тепловую энергию путём радиационной диффузии. Максимальный радиус тепловой волны 0,6 м/т^1/3 или 60 м для 1 Мт ^{(С. 196)}. Далее границей шара становится ударная волна.

В начальной фазе свечения внутри шара огромная температура, но наблюдаемая снаружи температурная яркость невелика и лежит в пределах 10в17 тыс. К ^{(С. 473, 474), (С. 24)}. Это объясняется особенностями пропускания света нагретым ионизованным воздухом. Росселандов пробег света (эдакая дальность видимости в плазме) в воздухе на уровне моря составляет при температуре 10 тысяч°C ~0,5 м, 20 тыс.°C 1 см 100 тыс.°C 1 мм, 300 тыс.°C 1 см, а 1 млн.°C в 1 м ^{(С. 172)}. Видимый свет излучает наружный, только начавший нагреваться слой с температурой порядка 10 тыс. К, толщина его мала и пробега в полметра хватает, чтобы свет вырвался наружу. Идущий следом слой в 20в100 тыс. К поглощает и своё и внутреннее излучение, тем самым сдерживая и растягивая во времени его распространение.

Пробег света ещё уменьшается с ростом плотности нагретой среды, а с уменьшением плотности увеличивается, приближаясь к бесконечности в условиях космоса. Этот эффект ответственен за необычность свечения вспышки в два импульса, большую продолжительность свечения, а также за образование ударной волны. Без него почти вся энергия взрыва быстро ушла бы в пространство в виде излучений, не успев как следует разогреть воздух вокруг остатков бомбы и создать сильную ударную волну, что и происходит при высотном взрыве ^{(С. 84)}.

Обычно огненный шар атомного взрыва свыше 1 килотонны светит в два захода, причём первый импульс длится доли секунды, а всё остальное время забирает второй импульс.

Первый импульс обусловлен скоротечным свечением фронта ударной волны. Первый импульс короток и диаметр шара в это время ещё мал, потому выход световой энергии невелик: всего ~1в2 % общей энергии излучения, большей частью в виде УФ-лучей и ярчайшего светового излучения, способного повредить зрение у случайно смотревшего в сторону взрыва человека без образования ожогов кожи ^{(С. 49, 50, 313), (С. 26)}. Визуально первый импульс воспринимается как мельком возникшая и сразу гаснущая вспышка неясных очертаний, озаряющая всё вокруг резким бело-фиолетовым светом. Скорости роста и изменения яркости слишком велики, чтобы человек это заметил и регистрируются приборами и специальной киносъёмкой. Этот эффект по скорости напоминает фотовспышка, а в физическом плане к нему наиболее близки природная молния и искусственный электрический искровой разряд, при которых в канале пробоя развиваются температуры в несколько десятков тысяч градусов, испускается сине-белое свечение, ионизуется воздух и появляется ударная волна, на расстоянии воспринимаемая как гром ^{(С. 493в495)}.

Сфотографированная через затемняющий светофильтр вспышка во время первого и с переходом во второй импульс может иметь причудливые формы. Особенно это выражено при маленькой мощности взрыва и большой паллетный массе наружных оболочек заряда. Искривление шарообразной ударной волны происходит из-за набега изнутри и столкновения с ней плотных сгустков испарившейся бомбы ^{(С. 23)}. При взрывах большой паллетный мощности этот эффект выражен мало, так как ударная волна изначально выносится излучением далеко и сгустки бомбы едва поспевают за ней, огненная область остаётся шаром.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Если заряд был взорван на решётчатой башне с растяжками, то вдоль тросовых растяжек появляется конусообразный свет испарений и ударной волны, выбегающей по испарённому тросу вперёд основного фронта («Канатные трюки»).

Если мощный заряд имеет с одной стороны тонкий, а с другой толстый корпус, то во время первого импульса ударная волна шарообразно раздувается со стороны тонкого корпуса, а с массивной стороны распухает неровный волдырь (последняя фотография). В дальнейшем разница сглаживается.

Время наступления максимума температуры первого импульса зависит от мощности заряда (q) и плотности воздуха на высоте взрыва (ρ):

t_1max = 0,001·q^1/3·(ρ/ρ¸), сек (q в Мт) ^{(С. 44)}

где: ρ¸ в плотность воздуха на уровне моря.

Помимо видимых процессов внутри сферы в это время происходят невидимые, хотя и не имеющие значения в смысле поражающих факторов. После ухода из центра продуктов реакции и воздуха образуется полость с пониженным давлением, окружённая наружными сферическими уплотнёнными областями. Эта полость отсасывает часть паров бомбы и воздуха обратно к центру, где они сходятся, уплотняются, приобретая давление выше, чем в это время в ударной волне и затем вновь расходятся, создавая повторную волну сжатия небольшой интенсивности ^{(С. 190) (С. 152)}. Процесс схож с пульсацией пузыря подводного взрыва (см. ниже)

Температурный минимум. После снижения температуры ниже 5000 К ударная волна прекращает излучать свет и становится прозрачной. Температура шара снижается до определённого минимума и затем вновь начинает расти. Это происходит из-за поглощения света ионизированным и насыщенным оксидами азота слоем воздуха в ударной волне. Глубина минимума зависит от толщины этого слоя и, соответственно, от мощности взрыва. При мощности 2 кт температурный минимум составляет 4800 К, при 20 кт 3600 К, при мегатонных взрывах приближается к 2000 К ^{(С. 485)}. При взрывах менее 1 килотонны минимум отсутствует и шар светит одним коротким импульсом.

• 
• 
• 
• 

Время наступления температурного минимума:

t_min = 0,0025·q^1/2, сек (q в кт) ^{(С. 80)}

t_min = 0,06·q^0,4·(ρ/ρ¸), сек ±35 % (q в Мт) ^{(С. 44)}

Радиус шара в момент минимума:

R_min = 27,4·q^0,4, м (q в кт) ^{(С. 81)}

При минимуме шар светит намного слабее Солнца, примерно как обычный огонь или лампа накаливания; при съёмке через слишком затемняющий светофильтр он может совсем исчезнуть из вида. В это время через полупрозрачную ударную волну можно видеть внутреннюю структуру шара на несколько десятков метров вглубь.

Второй импульс менее горячий (в пределах 10 тыс. К), но намного более длительный (в сотнивтысячи раз) и сфера при нём достигает максимального диаметра, потому этот импульс является главным источником светового излучения как поражающего фактора: 98в99 % энергии излучения взрыва в основном в видимом и ИК диапазоне спектра. Он обусловлен испусканием глубинного тепла шара после исчезновения экранирующего свет наружного слоя NO₂ (подробности см. в разделе примеров). В обоих фазах сфера светит почти как абсолютно чёрное тело ^{(С. 50, 81), (С. 26)}, чем напоминает свет звёзд.

• 
• 
• 
• 

При взрыве любой мощности огненный шар с падением температуры меняет цвет от голубого к ярко-белому, затем золотисто-жёлтому, оранжевому, вишнёво-красному цвету ^{(С. 86)}; этот процесс похож на перемещение остывающей звезды из одного спектрального класса к другому. Действие на окружающую местность во втором импульсе напоминает свечение Солнца ^{(С. 319)}, как если бы оно быстро приблизилось к Земле, попутно увеличив свою температуру в 1,5в2 раза, а затем, медленно отходя и расширяясь, погасло. Разница по мощностям в скорости этого процесса. При маломощных взрывах нагретая область успевает погаснуть за секунды, не успев далеко уплыть от места детонации. При взрывах сверхбольших мощностей шар давно уже превратился в клубящееся облако и подходит к границе тропосферы, но всё продолжает палящее излучение в солнечных светло-жёлтых тонах, а окончание свечения происходит только через несколько минут в середине стратосферы.

Радиус шара в момент отрыва от него ударной волны:

R_отр. = 33,6·q^0,4, м (q в кт) ^{(С. 81)}

К моменту второго максимума выделяется 20 % световой энергии. Время его наступления определяется так:

t_2max = 0,032·q^1/2, сек (q в кт) ^{(С. 81)}. При мощности 1 Мт и выше это время может быть несколько меньше рассчитанного.

t_2max ≈ 0,9·q^0,42·(ρ/ρ¸)^0,42, сек ±20 % (q в Мт) ^{(С. 44)}

Время окончания светового излучения как поражающего фактора (эффективная продолжительность свечения):

t = 10·t_2max, сек; к этому времени выделяется 80 % энергии излучения ^{(С. 355)}.

Максимальный радиус огненого шара перед превращением в облако зависит от многих факторов и точно быть предсказан не может, примерные его значения такие:

R_max. ≈ 2·R_отр. = 67,2·q^0,4, м (q в кт) ^{(С. 82)}

R_max. ≈ 70·q^0,4, м (q в кт) ^{(С. 68)}

Состав энергии излучения огненного шара (С. 86), (С. 139)
Температура	Отношение энергии излучения к солнечной	Ультрафиолетовые лучи	Видимый свет	Инфракрасные лучи
50 000 К	5600	почти 100 %	менее 1 %	менее 1 %
40 000 К (Наос)	2300	~95 %	5 %	менее 1 %
30 000 К (Акрукс)	730	~70 %	30 %	менее 1 %
20 000 К (Мирцам)	143
10 000 К (Сириус)	9	48 %	38 %	14 %
9000 К (Вега)	5,9	40 %	40 %	20 %
8000 К (Альтаир)	3,7	32 %	43 %	25 %
7000 К (Полярная звезда)	2,2
6000 К	1,16	13 %	45 %	42 %
5778 К (Солнце)	1
5273 К (Капелла)	0,7	7 %	41 %	52 %
4000 К (Альдебаран)	0,23	2 %	28 %	70 %
3000 К (Проксима Центавра)	0,07
2000 К (Антарес)	0,014	в	2 %	98 %
1500 К (Коричневый карлик)	0,005	в	менее 1 %	св. 99 %
Примечания Первые строчки этой таблицы (20в50 тысяч градусов) относятся только к первому импульсу. Доля излучения в видимых лучах при таких температурах мала, однако суммарная излучаемая энергия при этом столь велика, что свет первого импульса всё равно на много ярче солнечного. Последние две строчки (1500 и 2000 К) относятся ко второму импульсу. Остальные температуры наблюдаются в обоих импульсах и промежутке между ними. Воздушная ударная волна Радиус места образования ударной волны в воздухе можно узнать по такой эмпирической формуле (С. 23): R = 47 · q0,324 · (ρ/ρ¸)в1/2 ±10 %, м (q в Мт) При взрыве 1 мегатонна на уровне моря этот радиус ~47 м, на бо́льших высотах ударная волна появляется дальше и позже (на высоте 2 км на расстоянии 52 м, 13 км 100 м, 22 км 200 м и т. д.), а в космосе не появляется вообще. Отражение ударной волны и эффект Маха Взрыв на Семипалатинском полигоне Взрыв Чарли 31 кт на высоте 1 км (Операция Tumbler-Snapper) Образовавшаяся ударная волна воздушного взрыва в начале свободно распространяется во все стороны, но при встрече с землёй проявляет несколько особенностей: недалеко от эпицентра появляется эффект увеличения давления в несколько раз (давление отражения) из-за складывания энергии фронта и скоростного напора; на дальних дистанциях, где поток воздуха у земли начинает горизонтальное движение, сказывается эффект наложения отражённой волны на падающую и образование совместной более мощной головной ударной волны или волны Маха вдоль поверхности. Чтобы последний эффект проявился в полной мере, взрыв должен быть произведён на определённой высоте, примерно равной двум радиусам огненной сферы. Для взрыва в 1 килотонну это 225 м, 20 кт 540в600 м, 1 Мт 2000в2250 м (С. 91, 113, 114, 620) (С. 26). При такой высоте головная ударная волна разрушительной силы расходится на максимально возможные расстояния и достигается бо́льшая площадь поражения световым излучением и проникающей радиацией по-сравнению с наземным взрывом из-за отсутствия затемнения вспышки клубами пыли и экранирования зданиями и рельефом местности. Такой воздушный взрыв по действию ударной волны на дальних дистанциях уподобляется наземному мощностью почти в два раза большей. Но в эпицентре давление отражённой ударной волны ограничивается примерно 0,3в0,5 МПа, что недостаточно для разрушения особо прочных военных целей. Исходя из этого воздушной ядерный взрыв имеет стратегическое и ограниченное боевое назначение: стратегическое в разрушение городов, промышленности и убийство мирных граждан на максимальной площади с целью полностью вывести противоборствующую сторону из строя и сделать невозможным её восстановление; тактическое в уничтожение легкобронированной военной техники, полевой фортификации и военнослужащих на поверхности с целью обезвредить противника на поле сражения и создать безопасный проход в укреплённой полосе обороны (Тоцкие войсковые учения). Может применяться для поражения выявленных скоплений передвижных пусковых установок ракет. Ядерный гриб высокого воздушного взрыва (свыше 10в20 м/т1/3 или свыше 1в2 км для 1 Мт) имеет особенность: пылевой столб (ножка гриба) может вообще не появиться, а если и вырастает, то не соприкасается с облаком (шляпкой). Пыль с поверхности, идущая столбом в потоке воздуха не достаёт до облака и не смешивается с радиоактивными продуктами (С. 454). На поздних стадиях развития гриба может создаться видимость срастания столба с облаком, но это впечатление чаще всего объясняется появлением конуса из конденсата паров воды. Высокий воздушный ядерный взрыв почти не вызывает радиоактивного заражения. Источником заражения служат атомизированные продукты взрыва (пары бомбы) и изотопы компонентов воздуха и все они остаются в уходящем от места взрыва облаке. Изотопам не на чём осесть, они не могут быстро выпасть на поверхность и разносятся далеко и на большую площадь. А если это воздушный взрыв сверхбольшой мощности (1 Мт и более), то до 99 % образовавшихся радионуклидов заносятся облаком в стратосферу (С. 6) и не скоро опустятся на землю. Например, после типичных воздушных взрывов над Хиросимой и Нагасаки не было ни одного случая лучевой болезни от радиоактивного заражения местности, все пострадавшие получили дозы только проникающей радиации в зоне действия взрыва (С. 44, 592). Наземный взрыв При наземном взрыве вспышка контактирует с поверхностью и приобретает форму полусферы, которая как шар воздушного взрыва светит в два импульса. Наземный неконтактный взрыв существенно отличается от низкого воздушного взрыва. При наземном взрыве в воздухе на высоте до 3,5 м/т1/3 ударная волна прибывает на землю одновременно с огненным шаром, отражённая волна проваливается в низкоплотную плазменную полость внутри шара и огненная область как присоска пристаёт к поверхности на несколько секунд, оплавляя грунт. При низком воздушном взрыве на высоте от 3,5 до 10 м/т1/3 огненный шар мог бы дорасти до земли, но ударная волна раньше успевает отделиться и опережает его. Прийдя на поверхность, волна отражается и отбрасывает растущий шар вверх, раскалённый воздух не контактирует с землёй. Низкий воздушный взрыв Upshot-Knothole Grable 15 кт на высоте 159 м (6,4 м/т1/3) Начало взрывов одинаково Уход ударной волны от шара Волна пришла на поверхность Шар отскакивает от земли... и переходит в купол Наземный взрыв в воздухе Upshot-Knothole Harry 32 кт на башне 91 м (2,9 м/т1/3) Первый импульс и «трюки» Шар касается земли Отделение ударной волны Шар прилипает к поверхности... и превращается в полусферу Наземный контактный взрыв на высоте ниже 0,3 м1/3 (ниже 30 м для 1 Мт) отличается от неконтактного тем, что тепловая волна взрыва с околосветовой скоростью доходит до поверхности, испаряет землю и испарения начинают взрывообразно расширяться и образовывать грунтовую ударную волну раньше появления воздушной ударной волны. Взрыв большой паллетный и сверхбольшой мощности (свыше 100 кт) на глубинах до 15в30 м (до 0,3 м/т1/3) также считается наземным контактным, а не подземным, поскольку на поверхность быстро выходит плазма и образуется огненная полусфера и взрыв ведёт себя как типичный наземный(С. 275). Воздушная ударная волна пониженной мощности создаётся давлением и разлётом паров грунта. Дальнейшее сказанное будет относиться к контактному взрыву прямо на поверхности и сравнении его с высоким воздушным взрывом. Выход тепловой волны, образование воздушной ударной волны и первый световой импульс у обоих видов взрыва происходят почти одинаково, а после температурного минимума полусфера наземного взрыва развивается по-иному. Дело в том, что объём нагретого воздуха при этих видах взрывов примерно одинаков и он стремится расширяться, но при наземном взрыве земля препятствует расширению вниз. Максимальный диаметр полусферы получается в 1,26 раза больше диаметра шара при воздушном взрыве (С. 26). Радиус полусферы контактного взрыва в момент отрыва ударной волны: Rотр. = 44,3·q0,4, м (q в кт) (С. 81) Поражаюшие световое излучение и проникающая радиация распространяются на меньшие расстояния, чем при взрыве в воздухе (несмотря на больший диаметр светящейся области), а разрушительная ударная волна охватывает почти в два раза меньшую площадь (С. 615в616, 620). Соприкасающиеся с поверхностью продукты взрыва и излучения высокой плотности и интенсивности вступают с веществами почвы в ядерные реакции (нейтронная активация грунта), создают большую массу радиоактивных изотопов. Огненное облако, побывавшее на земле, захватывает с поверхности частички грунта, на которых после остывания осаждаются (прилипают) испарённые радиоактивные вещества, и они быстро начинают выпадать на поверхность, долгосрочно заражая окрестности взрыва. Внутри огненной области наземного взрыва: выброс грунта и пары́ бомбы При контактном взрыве помимо тепловой волны в воздухе появляется тепловая волна в грунте, которая создаёт грунтовую ударную волну, только эта нагретая область во много крат меньше и в неё идёт всего несколько процентов энергии взрыва, в то время как при обычном взрыве около половины энергии уходит в землю. Грунтовая волна выкапывает большой паллетный котлован в воронку (напоминает метеоритный кратер), разбрасывая вокруг радиоактивный грунт и генерирует в грунтовой толще мощные сейсмовзрывные волны, недалеко от эпицентра на много порядков более сильные, чем при обычных землетрясениях. Действие сейсмических колебаний делает малоэффективными убежища повышенной защищённости, так как люди в них могут погибнуть или получить травмы даже при сохранении убежищем своих защитных свойств от остальных поражающих факторов (С. 230), а недалеко от воронки сверхмощного взрыва не остаётся шансов уцелеть любым самым прочным сооружениям, даже построенным на глубине несколько сотен метров в километр в материковой скальной породе (Ямантау, командный пункт NORAD). Так, например, ядерная бомба B53 (этот же заряд в боеголовка W-53 ракеты Титан-2, снята с вооружения) мощностью 9 мегатонн, по заявлению американских специалистов, при поверхностном взрыве была способна разрушать самые прочные советские подземные бункера. Большей разрушающей способностью к защищённым целям обладают только заглубляющиеся боеголовки, у которых гораздо больший процент энергии идёт на образование сейсмических волн: 300-килотонная авиабомба B61 при взрыве после ударного проникновения на глубину несколько метров, по сейсмическому воздействию может оказаться эквивалентной 9-мегатонной при взрыве на поверхности (теоретически). Масштабы разрушений (в милях) и процент погибших и пострадавших при наземном взрыве 1 Мт Наземный взрыв имеет тактическое значение и предназначен для разрушения прочных и защищённых военных объектов в танков, шахтных пусковых установок, аэродромов, кораблей, укреплённых баз, хранилищ, командных пунктов и особо важных убежищ, а также для радиоактивного заражения территории глубоко в тылу (С. 7). Мирные люди могут пострадать при таком взрыве опосредованно в от всех факторов поражения ядерного взрыва в если населённый пункт окажется недалеко от защищённых военных баз, или от радиоактивного заражения в на расстояниях вплоть до нескольких тысяч километров. Рассмотрим последовательность эффектов воздействия наземного взрыва на шахтную пусковую установку, рассчитанную на ударную волну давлением ~6в7 МПа и попавшую в эти самые тяжёлые для неё условия. Произошёл взрыв, практически мгновенно доходит радиация (в основном нейтронная, суммарно порядка 105в106 Гр или 107в108 рентген) и электромагнитный импульс, способный вызвать здесь короткие электрические разряды и вывести из строя неэкранированную электрическую аппаратуру внутри шахты. Через ~0,05в0,1 с бьёт по защитной крышке воздушная ударная волна и сразу накатывает вал огненной полусферы. Ударная волна генерирует в почве сейсмический удар, почти одномоментно с воздушной волной окатывающий всю шахту и смещающий её вместе с породами вниз, постепенно ослабляясь с глубиной; а вслед за ним через долю секунды приходят сейсмические колебания, образованные самим взрывом во время воронкообразования, а также отражённые волны от слоя скальных материковых пород и слоёв неоднородной плотности. Шахту около 3 секунд трясёт и несколько раз бросает вниз, вверх, в стороны, максимальные амплитуды колебаний могут доходить до полуметра и более, с ускорениями до нескольких сотен g; ракету от разрушения спасает специальная система амортизации. Одновременно сверху на крышу шахты в течение 3в10 секунд (время зависит от мощности взрыва) действует температура 5в6 тысяч, а в первые полсекунды до 30 тысяч градусов, затем довольно быстро падающая c подъёмом огненного облака и устремлением холодного наружного воздуха в сторону эпицентра. От температурных воздействий оголовок и защитная крышка скрипят и трещат, поверхность их оплавляется и частично уносится плазменным потоком. Через 2в3 с после взрыва давление плазмы в районе шахты снижается до 80 % от атмосферного и крышку несколько секунд пытается оторвать подъёмная сила до 2 тонн на квадратный метр. В довершение сверху обрушаются грунт и камни, выброшенные из воронки и продолжающие падать порядка минуты. Радиоактивный и разогретый до слипшести грунт образует нетолстый, но зато сплошной навал (кое-где с образованием озёр из расплавленного шлака), а крупные камни могут нанести крышке повреждения. Особо крупные обломки, как метеориты, при падении могут выкопать небольшие кратеры(С. 27), но их относительно немного и вероятность попадания в шахту мала. Ни одна наземная постройка таких воздействий не переживёт и даже такое прочное сооружение, как мощный железобетонный каземат (например ДОТ и форт времён Первой и Второй мировых войн) частично или полностью разрушится и может быть выброшен со своего места скоростным напором воздуха. Если наземный бункер окажется достаточно прочным и устоит от разрушения, люди в нём всё равно получат травмы от колебаний и вибрациий, поражение слуха, контузии и смертельные лучевые поражения, а горячая плазма проникнет внутрь через амбразуры и незакрытые проходы. Давление волны на входе внутрь амбразуры или воздуховодного канала (давление затекания) в течение 0,1в0,2 с может составить около 1,5 МПа(С. 34, 35). Подводный взрыв При подводном взрыве тепловая волна уходит от заряда не далее нескольких метров (до 0,032 м/т1/3 или 3,2 м для 1 Мт) (С. 747). На этом расстоянии образуется подводная ударная волна. Первоначально фронт ударной волны одновременно является и границей пузыря, но через несколько метров расширения она перестаёт испарять воду и от пузыря отрывается. Световое излучение при подводном взрыве не имеет никакого значения и может быть даже не замечено в вода хорошо поглощает свет и тепло. Подводная ударная волна является очень эффективным поражающим фактором для военных плавсредств (корабли и особенно подводные лодки), поскольку водная среда почти без потерь проводит колебания и ударная волна сохраняет разрушительную энергию на больших паллетных расстояниях. Радиус разрушений прочных надводных кораблей у низкого воздушного и неглубокого подводного взрыва примерно одинаков, но подводные лодки в погружённом состоянии уязвимы только подводному взрыву. Выход ударной волны на поверхность сопровождается несколькими явлениями. Взрыв Dominic Swordfish Купол и «гладь» «Белая вспышка» вокруг купола Купол брызг высотой до 270 м при взрыве Hardtack Wahoo В районе эпицентра из-за отражения волны от границы вода-воздух разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до нескольких десятков см отрывается с явлением кавитации и образует купол из брызг. Дальше района эпицентра ударная волна проявляет себя в виде тёмного круга на поверхности, называемого «слик» (slick) или «гладь» в явление разглаживания мелких волн и ряби ударной волной. После прохода ударной волны в подводной толще можно видеть ещё одно проявление кавитации из-за растяжения воды и появления множества пузырьков в виде светлого кольцеобразного облака и отдельных кратковременных всполохов вокруг, называемое «белая вспышка» и «треск»; явление сродни появлению купола в эпицентре, но здесь вода не подбрасывается, а сдвигается в стороны. Пузырь Схема всплытия парогазового пузыря взрыва 30 кт на глубине 610 м (Операция «Wigwam»)(С. 44в57) Оставшийся под водой парогазовый пузырь продолжает расширение, в зависимости от глубины судьба его может быть различной. Если глубина взрыва велика (сотни метров), а мощность относительно мала (десятки килотонн) то пузырь не успевает расшириться до поверхности и начинает схлопывание. Сжатие объясняется тем, что последняя стадия расширения идёт не от внутреннего давления, а по инерции и давление внутри пузыря становится намного меньше давления окружающей воды. Сжатие снизу идёт быстрее из-за более высокого там давления: внутрь пузыря устремляется сходящийся конусом поток воды (кумулятивный эффект). Поток налетает на верхнюю стенку, образует внутри пузыря водяной столб и сферический пузырь обращается во вращающееся кольцо (наподобие торообразного облака воздушного взрыва). В сжатом состоянии пузырь имеет небольшое лобовое сопротивление и быстро всплывает. Последняя стадия сжатия также происходит по инерции и давление в пузыре становится больше окружающего: кольцеобразный пузырь сжимается до предела и скачком начинает обратное расширение. Скачок между сжатием и расширением настолько короток, что напоминет второй взрыв и вызывает повторный гидравлический удар. Парогазовое кольцо из-за обтекания водой приобретает почкообразную форму, при максимальном расширении всплытие почти прекращается. Таких колебаний в бесконечной идеальной несжимаемой жидкости могло бы быть бесконечно много, но в реальности наблюдается около десяти, а чаще всего, если размер пузыря не намного меньше глубины, не более трёхвчетырёх пульсаций. В конце концов вихреобразная парогазовая масса разбивается на множество пузырьков и идёт к поверхности. При каждой пульсации пузырь теряет энергию, которая расходуется в основном на гидравлические удары. При первом расширении в пузыре остаётся 41 % (остальное уходит с ударной волной и тепловыми потерями), при втором 20 %, при третьем только 7 % энергии взрыва. Из всех гидравлических ударов главное значение имеет первая ударная волна, так как следующий удар имеет импульс давления в 5в6 раз слабее, третий в 15в18 раз меньше (С. 68, 157). Повторные удары могут наносить решающее разрушение только в том случае, если всплывающий пузырь во время скачка окажется рядом с целью (напр. подводной лодкой) (С. 155). Явления при выходе пузыря на поверхность зависят от того, на какой стадии это происходит. Если маломощный взрыв был очень глубоко, то кольцеобразный вихрь окончательно распадается, скопление пузырьков всплывает долго, теряет по пути энергию и на поверхности появляется только гора пены. Однако при достаточно мощном взрыве (несколько килотонн и более) и не слишком большой паллетный глубине (до сотен метров) в воздух поверх купола выбрасывается весьма эффектное явление в взрывной султан, фонтан или водяной столб (последее название не всегда применимо). Султан Султан состоит из нескольких последовательных выбросов воды, которые выдувает выходящий на поверхность пузырь, причём первые центральные выбросы самые быстрые, а последующие окраинные всё более медленные из-за падения давления в пузыре. Форма и размеры султана могут быть различными. Если пузырь выходит на поверхность во время первого, второго и т. д. максимального расширения, то султан получается размашистым и округлым, но от пульсации к пульсации он может быть только меньше. Если пузырь прорывается в момент сжатия и быстрого всплытия, то выстреливаемый большим давлением поток образует высокий и узкий столб. (С. 16, 315, 445) Особый случай представляет выход пузыря во время первого ускоренного расширения, когда газы неглубокого взрыва ещё не остыли. Немедленно после взрыва появляется очень высокий и относительно узкий султан, похожий на кубок. Светящиеся газы прорываются сквозь него, создают достаточно мощную воздушную ударную волну и образуют капустообразное облако. В эпицентре султан может быть поражающим фактором и наносить кораблю разрушения, сравнимые с подводной ударной волной (С. 210); при неглубоком ядерном взрыве потоки воды ломают и разносят судно на мелкие части. Султан с облаком высотой 2в3 км: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (1 м/т1/3) Фонтан первого расширения, но уже без облака: Hardtack Зонтик 8 кт на глубине 46 и (2,3 м/т1/3) Султан при максим. расширении пузыря Dominic Swordfish <20 кт на глубине 198 м (7,4 м/т1/3) Идентичный султан высотой 520 м взрыва Hardtack Wahoo 9 кт на глубине 150 м (7,2 м/т1/3) Узкий и высокий столб во время сжатия пузыря (обычный мощный взрыв) Султан высотой 440 м взрыва Wigwam 30 кт на глубине 610 м после 3-х пульсаций (19,6 м/т1/3) Обратное падение водяного столба вряд ли утопит оказавшийся рядом корабль, поскольку оно больше напоминает обильный душ или своеобразный мелкий ливень, чем монолитный водопад. Султан хоть и выглядит внушительно и массивно, его стенки состоят из летящей мелкокапельной взвеси (вроде водяной пыли из пульверизатора) и имеют среднюю плотность 60в80 кг/м³ (С. 783). Тем не менее эта капельная взвесь спускается очень быстро: со скоростью 10в25 м/с (С. 104) в гораздо быстрее падения отдельной мелкой капли (явление быстрого осаждения скопления аэрозольных частиц, когда плотное скопление падает вместе со вмещающим его воздухом как единое целое). Значительная часть брызг не могут сразу вернуться в море: у самого основания султана из падающих брызг накапливается кольцо из капель и тумана, называемое базисной волной. Базисная волна Туманно-капельная волна в форме лепёшки высотой до нескольких сотен метров обладает хорошей текучестью и от первоначального импульса движется достаточно быстро во все стороны от эпицентра. Через 2в3 минуты она отрывается от поверхности и становится облаком, поведение которого целиком определяется погодой и ветром, а через 5в10 минут, пройдя несколько километров, она практически исчезает. Базисная волна суть есть продолжение султана и изначально представляет собой плотную турбулентную воздушно-капельную смесь. Прямая физическая опасность для человека в ней есть, но она не настолько велика, как может показаться в эффектных документальных фильмах испытаний: как во время мокрого ветра c бурунами, некоторое время будет трудно дышать и ориентироваться, может сбить с ног и сбросить с палубы. Но так как это ядерный взрыв, базисная волна может иметь изрядную радиоактивность. Интенсивность излучения воздушно-капельного потока наиболее велика при неглубоких ядерных взрывах, когда в султан вбрасываются свежие продукты детонации и в базисной волне остаётся около 10 % осколков деления: до 0,3в1 Гр/с или до 30в100 рентген в секунду сразу после взрыва (С. 458) (С. 810). С увеличением глубины выход радиоактивности падает из-за вымывания остатков заряда из пузыря при его пульсациях, минимальным он будет при выбросе султана во время сжатия парогазового объёма. Радиационное воздействие базисной волны имеет две особенности: стремительный набор дозы в считанные минуты с приходом воздушно-капельного потока; быстрое падение излучения из-за разрежения взвеси, выпадения осадков и распада радионуклидов, в связи с чем от базисной волны необходимо защищаться только в течение первых минут после взрыва, например закрыться в герметичной каюте, пока не развеется облако (С. 247). Гравитационные волны Расширение пузыря подводного взрыва вызывает волны поверхности воды, похожие на цунами. Для корабля они опасны только в непосредственной близости от эпицентра, где и без них достаточно факторов для затопления судна и убийства команды. А вот людям на побережье эти волны могут угрожать на таких расстояниях, где ударная волна вызвала бы только дребезжание стёкол (см. пример). Подземный взрыв Действие подземного взрыва в некоторых аспектах похоже на воздушный взрыв, только радиусы эффектов на 1в2 порядка короче. Вот некоторые цифры: Радиус тепловой волны в граните 0,015 м/т1/3, в обычном грунте до 0,02 м/т1/3 или 1,5в2 м для 1 Мт Радиус испарения грунта ударной волной около 0,2 м/т1/3 или 20 м для 1 Мт Максимальный радиус плавления грунта ударной волной 0,3в0,5 м/т1/3 или 30в50 м для 1 Мт (С. 196). Этот же радиус является границей действия грунтовой ударной волны. Радиус пустой котловой полости после взрыва: Rкот. ≈ 14,3·q0,3, м (q в кт) (С. 291) Радиус подземного "огненного шара": Rогн. ≈ 17·q1/3, м (q в кт) (С. 101) При подземном взрыве тепловая волна и почти вся грунтовая ударная волна не выходит в воздух и полностью остаётся в грунте. Нагретый и испарённый этими волнами грунт вокруг заряда служит рабочим веществом, которое, наподобие продуктов обычного химического взрыва, своим давлением бьёт и расталкивает окружающие породы. То есть можно сказать, что под землёй взрывается не несколько килограмм плутония, а как бы несколько сотен тонн обычного взрывчатого вещества, только этим веществом является испарённая грутовая масса. Наземный взрыв также испаряет породу, но энергия испарения расходуется крайне малоэффективно, большей частью излучаясь и рассеиваясь в атмосферу. Подземый взрыв отличается от воздушного и подводного очень маленьким районом действия ударной волны, целиком лежащем в пределах котловой полости при камуфлетном или воронки при неглубоком взрыве на выброс. Далее ударная волна переходит в волну сжатия или сейсмовзрывную волну, которая и служит основным поражающим фактором такого взрыва. Сейсмовзрывная волна, в отличие от ударной, имеет пологий фронт с постепенным подъёмом давления, график его похож на плавную горку. Через несколько километров сейсмовзрывная волна вырождается в сейсмические колебания наподобие землетрясения. Область военного применения заглублённого взрыва в разрушение особо прочных подземных сооружений (С. 8), на которые не может подействовать воздушная ударная волна. Эффективность воздействия подземного взрыва на такие объекты, а значит энергия, передаваемая в грунт, растёт с глубиной заложения заряда: вначале быстро в в 13 раз с углублением на радиус тепловой волны в грунте (всего 1,5в2 м для 1 Мт). А далее более медленно и приближается к максимальной (под 100 %) на глубине камуфлетного взрыва (7в10 м/т1/3 или 700 м 1 Мт) (С. 205, 239). Подземный взрыв малой мощности приобретает эффективность наземного большой паллетный мощности. Взрыв Ess 1,2 кт в аллювиальном песке на глубине 20 м (1,9 м/т1/3) С другой стороны в аллювиальных грунтах давление сейсмовзрывных волн ослабевает быстрее, чем в скальных породах (в ~1,5 раза)(С. 9), а воздушная ударная волна уходит гораздо дальше волны сжатия в грунте и она сильнее «встряхивает» осадочный грунт, чем гранит. Наземный взрыв может оказаться более разрушительным для широкой сети не слишком заглублённых подземных сооружений в нескальных породах, чем подземный такой же мощности. Оружие проникающего типа не может уйти в землю дальше 30 м, так как дальнейшее заглубление требует таких скоростей удара, при которых разрушается любой самый прочный заряд (свыше 1 км/с). В случае скального грунта или железобетона проникание лежит в пределах 10в20 м (12 м для бетона и боеприпаса трёхметровой длины). На таких глубинах взрыв 1 кт по военной эффективности приближается к камуфлетному (С. 23), но, в отличие от последнего, на поверхность попадёт 80в90 % радиоактивности(С. 291). Подземный взрыв на выброс во многом похож на неглубокий подводный взрыв: появляется купол, при прорыве газов образуется воздушная ударная волна и облако взрыва, выбрасывается грунтовый султан. При падении грунта, особенно сухого, появляется радиоактивная базисная волна из взвешенных мелких частиц (С. 100). Подземный взрыв Седан 104 кт на глубине 194 м (4,1 м/т1/3). С каждым кадром взрыв в несколько раз дальше. Земля выгибается холмом, огонь прорывается и сразу гаснет Грунтовый султан Падение грунта Растекается базисная волна Примеры эффектов ядерного взрыва на различных расстояниях Примеры составлены из информации многих источников и могут иногда не совпадать и противоречить друг другу. Время взрыва Время взрыва в период от начала ядерных реакций до начала расширения вещества заряда (С. 21). С началом расширения цепные реакции быстро прекращаются и заканчивается основной выход энергии, вклад остаточных реакций незначителен. Самое короткое время взрыва будет у одноступенчатого ядерного заряда с управляемым усилением деления (0,03в0,1 микросекунда), а самое длинное в в десятки и сотни раз больше в у многоступенчатых термоядерных зарядов большой паллетный мощности (несколько микросекунд) (С. 17, 18). Для примера рассмотрим взрыв заряда в дизайне Теллера-Улама, вариант с пенополистирольным заполнением: Первая ступень (праймер, триггер): Взрывчатое вещество для обжатия «Толкатель» и отражатель нейтронов из урана-238 Вакуум с подвешенным в нём зарядом Газообразный тритий, рабочее вещество источника нейтронов для усиления деления Пустотелый шар из плутония-239 или урана-235 Вторая ступень: Пенополистироловое заполнение камеры заряда «Толкатель» второй ступени: корпус из урана-238 Дейтерид лития в термоядерное топливо, в процессе превращается в дейтерий и тритий «Cвеча зажигания» из плутония или урана-235 Корпус с внутренним абляционным покрытием, отражающим излучение, может состоять из урана-238. Третья ступень в это уран-238: материал «толкателя» и наружной оболочки заряда; в более чистом варианте третьей ступени может не быть и тогда уран-238 заменяется на свинец. Термоядерный взрыв мощностью 0,5в1 Мт в тротиловом эквиваленте Условия в бомбе: темп-ра давление Время Процесс Сапёр зажигает запал 288 К в·10в4 с Цвет корпуса бомбы Инициация взрыва ядерного детонатора (триггера) мощностью в несколько килотонн: система выдаёт сигналы электродетонаторам нескольких особым образом устроенных зарядов химического ВВ, разнобой между сигналами не превышает 10в7 сек (С. 39). 288в 5000 К 0,1в 20000 МПа в·10в4в в·10в6 c Направленные взрывы этих зарядов создают сферическую детонационную волну, сходящуюся внутрь со скоростью 1,95 км/с (С. 35), (С. 507), которая своим давлением обжимает толкатель. Газы взрывчатки, имели бы они время расшириться, могли бы разорвать бомбу и почти безвредно раскидать ядерные топлива (С. 47) (что и происходит при отказе или «холостом выстреле»), но в норме последующие события настолько быстры, что эти газы не успевают пройти и несколько миллиметров. На рисунке сверху сферическая конструция, использованная в зарядах Тринити, Толстяк и РДС-1, а внизу в более совершенный и компактный «лебединый» дизайн с наружным зарядом ВВ овальной формы. Будучи подожжённым с двух сторон, такой заряд даёт внутри ровную сферическую сходящуюся ударную волну, которая со всех сторон детонирует шарообразный внутренний заряд ВВ. Последний заряд детонирует всебя и сдавливает толкатель. ~20000в 500 000 МПа вn·10-6 c Толкатель налетает на пустотелый шар делящегося вещества (например плутоний Pu-239) и затем удерживает его в зоне реакции, не давая преждевременно развалиться. За несколько микросекунд плутониевый шар схлопывается, приобретая давление в 5 млн атмосфер, ядра его при уплотнении сближаются и приходят в надкритическое состояние (С. 30) (С. 508). ~500 000 МПа ~в1·10-6 c Приводится в действие вспомогательный источник нейтронов (нейтронный запал, внешний инициатор, на рисунках не показан) в ионная трубка или малогабаритный ускоритель, на который в момент наибольшего обжатия плутония из бортового источника подаётся электрический импульс напряжением в несколько сотен киловольт и он за счёт разгона и соударения небольшого количества дейтерия и трития «высекает» нейтроны и посылает их в зону реакции (С. 42). ~500 000 МПа 0 c Момент начала бомбардировки ядер плутония нейтронами из вспомогательного источника, ядра приходят в возбуждение и затем делятся. ~500 000 МПа ~·10в14 c Момент первого ядерного деления в триггере. (С. 7). Делящиеся ядра плутония сами испускают нейтроны, попадающие в другие ядра и так далее, развивается цепная ядерная реакция и выделяется энергия. 500 000в ·108 МПа ~·10в8 c Самостоятельное образование второго поколения нейтронов, они разбегаются по массе плутония, сталкиваются с новыми ядрами, часть вылетает наружу, бериллиевая поверхность толкателя отражает их обратно (С. 20, 23). Ядерная детонация идёт со скоростью 1в10 % скорости света и определяется скоростью движения нейтронов (С.615). В плутониевой массе быстро растёт температура и давление, стремящееся её расширить и разнести (сделав реакцию неполной), но обжимающее давление волны детонации некоторое время перевешивает и плутоний успевает прореагировать на несколько десятков %. св. 100 млн К ~·108 МПа ~10в7 c Окончание ядерных реакций в триггере, регистрируемый приборами импульс излучений длится (0,3в1)·10-7 c (С. 449). За время реакций рождается несколько поколений нейтронов (последовательных реакций деления с геометрическим ростом числа образуемых нейтронов), основная часть энергии (99,9 %) при любой мощности уранового ядерного заряда выделяется в последние 0,07 микросекунды на последних семи поколениях нейтронов (0,04 мкс в случае плутония). Плутоний при этом вступает в ~40 разных типов реакций (суммарно 1,45·1024 реакций распада или 560 г вещества из общей массы на 10 килотонн) и распадается примерно на 280 радиоактивных изотопов 36 химических элементов. (С. 19в21, 25), (С. 3) (С. 449) св. 100 млн К ~·108 МПа ·10в7в 1,5·10-6 c Радиационная имплозия. 70 % энергии ядерного детонатора выделяется в виде рентгеновских лучей (С. 31), они расходятся внутри заряда и испаряют пенополистироловое заполнение камеры заряда (в„– 3 на первом рис.); в другом (абляционном) варианте исполнения лучи отражаются от наружного корпуса, фокусируются на поверхности оболочки-«толкателя» термоядерной части (в„– 3 на втором рис.), нагревают и испаряют её. Испарения при температуре в десятки миллионов градусов расширяются со скоростями несколько сот км/с, развивая давление ~109 МПа, сдавливают толкатель и уплотняют термоядерный заряд (в„– 4 на рис.). Естественно, наружный корпус такого выдержать не может и тоже испаряется, но несколько медленнее благодаря абляционному покрытию и теплоизолирующим свойствам урана-238 и микросекундной разницы хватает, чтобы всё успело произойти. Вступает в действие «свеча» в центре заряда, представляющая собой полую плутониевую трубу, открытым концом смотрящую на триггер для свободного прохождения нейтронов. Нейтроны взрыва триггера зажигают «свечу» (по сути второй ядерный взрыв, рис. в„– 4). Тем временем продукты реакции триггера пересилили давление газов взрывчатки и начали расширяться в камере заряда. К моменту начала термоядерных реакций тепловая волна ядерного взрыва триггера прожигает часть отражающего корпуса (в„– 5 на рис.), но она потратила энергию внутри бомбы и далеко уйти не успевает. Перерыв между взрывами первой и второй ступени, во время которого идёт радиационное обжатие, может составлять до нескольких микросекунд, например при мощности 0,5 Мт регистрируемый интервал между пиками всплесков гамма-излучения от взрыва триггера и взрыва второй ступени 1,5 мкс, амплитуда 2-го всплеска в 15 раз больше 1-го(С. 17, 18, 112). Радиационная имплозия значительно эффективнее обычной взрывной, обжимающее основной заряд давление на несколько порядков больше и ядра веществ сближаются сильнее, а потому последующие более сложные и многообразные реакции второй и третьей ступени происходят даже быстрее, чем относительно простой взрыв триггера. Вторая и третья ступени напоминают упрощённую «слойку» типа РДС-6с, в которой вместо десятка сферических слоёв только два слоя, окружающих ядерный запал («свеча»): слой дейтерида лития и наружный цилиндр урана-238. до 1 млрд K ~1,5в1,6 мкc Начало и ход термоядерных реакций (вторая ступень, в„– 5): плутониевая «свеча» взрывается и испускает большое количество быстрых нейтронов, бомбардирующих ещё более сдавленный цилиндр из дейтерида лития (главная начинка бомбы). Нейтроны свечи превращают литий в тритий и гелий (Li + N = T + He + 4,8 МэВ). Образовавшийся тритий и свободный дейтерий в условиях большого паллетного давления реагируют между собой и превращаются в гелий и нейтроны (D + T = He + N + 17,6 МэВ в основная реакция)(С. 16, 17): зона термоядерного «горения» проходит ударной волной в веществе заряда со скоростью порядка 5000 км/с (106в107 м/с) (С. 320, 606). Параллельно вступает в реакцию третья ступень в оболочки из урана-238, до этого служившие толкателем, теплоизолятором и отражателем низкоэнергетичных нейтронов ядерного распада, под бомбардировкой более энергичных нейтронов термоядерных реакций превращается в плутоний, последний под действием тех же нейтронов сразу распадается и добавляет до 50 % в общий энергетический котёл. В ходе реакций выделяется около 6·1025 гамма-частиц и 2·1026 нейтронов (по (1в3)·1023 нейтронов ядерного и по (1,5в2)·1023 нейтронов термоядерного происхождения на 1 килотонну)(С. 18, 49), из них около 90 % поглощается веществом бомбы, оставшиеся 10 % с энергией до 14,2 МеВ вылетают наружу в виде нейтронного излучения. До окончания реакции вся конструкция бомбы нагрета и полностью ионизована. Условия в бомбе: темп-ра давление Время Процесс Примечания Космический взрыв Действие космического ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте Расстояние Эффект Противоракета достигает заданных высоты и координат, происходит взрыв. Так как вокруг заряда мало частиц воздуха, то нейтроны взрыва, рентгеновские и гамма-лучи без задержки и поглощения уходят в пространство, ударная волна не образуется. до 2 км Рентгеновские лучи испаряют корпус атакуемой боеголовки и она разрушается (С. 177). до 2 км Поток нейтронов вызывает ядерную реакцию и расплавление плутония в атакуемой боеголовке (С. 178). 6,4 км Гамма-лучи выводят из строя полупроводниковые системы спутника (С. 178). 29 км Нейтронное излучение выводит из строя полупроводниковые системы спутника (С. 178). до 160 км Временное нарушение работы электронных систем спутников (С.179) неск. сотен км Гибель космонавтов от проникающей радиации (С. 188). 1000 км Максимальный радиус расширения плазменных продуктов взрыва 1 Мт. Радиус перерыва радиосвязи на коротких волнах на 5 часов и более (С. 175, 187) 1600 км Дальность регистрации электромагнитного импульса (С. 673) все околоземные орбиты Взрыв в ближнем космосе вызовет искусственный радиационный пояс быстрых электронов вокруг Земли, создаваемый им в космических кораблях фон порядка 1 Гр/час (С. 188) заставит всех космонавтов срочно и надолго покинуть орбиту. 320 000 км Дальность видимости космического взрыва 1 Мт днём (С. 668, 673) 3,2 млн км Дальность видимости неэкранированного космического взрыва 1 Мт ночью (С. 668, 673) 9,6 млн км Дальность обнаружения неэкран. взрыва 1 Мт по флюоресценции и фазовой аномалии волн (С. 673) 1,6 млрд км Дальность обнаружения неэкран. взрыва 1 Мт по тепловым рентгеновским лучам приборами ИСЗ (С. 674) Расстояние Эффект Примечания Воздушный взрыв Таблица составлена на основе статьи Г. Л. Броуда «Обзор эффектов ядерного оружия» (русский перевод), монографий «Физика ядерного взрыва», «Действие ядерного оружия», учебника «Гражданская оборона» и таблиц параметров ударной волны в источниках (С. 183), (С. 191), (С. 16), (С. 398), (С. 72, 73), (С. 156),. Предполагается, что до 2 километров в это расстояние от центра воздушного взрыва, примеры воздействия на поверхность земли, разные предметы и живые существа предполагают высоту десяткивсотни метров. А далее в расстояние от эпицентра взрыва на наиболее «выгодной» высоте примерно 2 км для мегатонной мощности (С. 26) (С. 90в92, 114). Время во втором столбике в на ранних стадиях (до 0,1в0,2 мсек) это момент прибытия границы огненной сферы, а в дальнейшем в фронта воздушной ударной волны и, соответственно, звука взрыва. До этого момента для далёкого наблюдателя картина вспышки и растущего ядерного гриба разворачивается в тишине. Приход ударной волны на безопасном расстоянии воспринимается как близкий пушечный выстрел и последующий рокот длительностью несколько секунд, а также ощутимое «закладывание» ушей, как на самолёте при снижении (С. 474) (С. 65). Если подрыв заряда произведён на небольшой высоте (несколько десятков метров над поверхностью, когда взрыв в несколько сотен килотонн в мегатонну способен вырыть заметную воронку и вызвать сейсмические волны), то на расстояниях несколько десятков километров до прихода ударной волны может ощущаться продолжительное сотрясение почвы и подземный гул (С. 44, 45). Этот эффект ещё более заметен при наземном контактном и подземном взрыве. Вообще, взрыв в воздухе на маленькой высоте (ниже 350 м для 1 Мт) является наземным, но примеры воздействия таких взрывов на поверхность земли и объекты мы рассмотрим здесь, так как следующая таблица покажет в основном эффекты наземного взрыва при падении бомбы на землю и срабатывании контактного взрывного устройства («клевок») (С. 147). Действие воздушного ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте Условия в сфере: темп-ра давление плотность пробег света Время Ярк-ть и цвет вспыш- ки Рассто- яние Радиац. Световой импульс УСЛОВИЯ Темпера- тура Пробег света В УДАРНОЙ Давление фронта отражения напора Плотность ВОЛНЕ Скорость фронта ВремявЉ• Скорость напора Время Примечания Внутри бомбы темно:) 288 К Цвет корпуса бомбы Бомба (боеголовка) подходит к заданной высоте. Высотомер выдаёт сигнал системе подрыва. 0 c 0 м Формальное начало отсчёта времени в в начале процесса термоядерных реакций (через ~10в4 сек от запуска системы и через ~1,5 мкс от момента взрыва триггера), когда в пространстве бомбы начинает накапливаться основное количество энергии. 1 млрд К 108вn·107 МПа 10в9 в 10в6c 0 м До 80 % и более энергии реагирующего вещества трансформируется и выделяется в виде невидимых мягкого рентгеновского и частично жёсткого УФ излучений с энергией до 80в100 кэВ (около 1 млрд К) (С. 24), эти излучения в свою очередь в воздухе преобразуются в тепловую и световую энергию (Трансфер радиационной энергии (С. 36). Рентгеновское излучение формирует тепловую волну, которая нагревает бомбу, выходит наружу и начинает прогревать окружающий воздух (С. 25); в начале выхода тепла бомба ещё не начала разлёт (скорость выхода излучения в 1000 раз больше скорости разлёта вещества), и в ней продолжают идти реакции. ~n·107K до 108МПа ~50 м ~0,7·10в7 c Цвет сферы 0 м Время выхода тепловой волны термоядерного взрыва из пределов бомбы, она быстро нагоняет и поглощает волну взрыва первой ступени. Далее плотность вещества в этой точке пространства за 0,01 сек падает до 1 % плотности окружающего воздуха, а через ~5 сек. со схлопыванием сферы и вторжением воздуха из эпицентра повышается до нормальной; температура за 1в1,5 сек с расширением падает до 10 тыс.°C, ~5 секунд снижается до ~4в5 тысяч с выходом светового излучения, и дальше снижается с уходом вверх нагретой области; давление через 0,075 мсек падает до 1000 МПа, к моменту 0,2 мс вновь возрастает до ~10 000 МПа, а через 2в3 сек падает до 80 % атмосферного и затем несколько минут выравнивается, пока поднимается гриб (см. ниже). 2 м пары бомбы ~107 МПа в момент 0,001мс Бомба сразу исчезает из виду и на её месте появляется яркая светящаяся сфера нагретого воздуха (огненный шар), маскирующая разлёт заряда. Скорость роста сферы на первых метрах близка к скорости света(С. 25). 7,5·106 K 1ρ¸ 30 м 0,9·10в7c ~·104К 7,5 м до 3·108 м/с В промежутке от 10в8 до ~0,001 с идёт изотермический радиационный рост сферы и начальная фаза её свечения. Расширение видимой сферы до ~10 м идёт за счёт свечения ионизованного воздуха под рентгеновским излучением из недр бомбы. 6·106 K 1ρ¸ 1,1·10в7c ~·104К 10 м внутренний скачок 104в105 МПа ~4ρ¸ в момент 0,01-0,034 мс 2,5·108м/с Реакции окончены, идёт разлёт вещества бомбы. Подвод энергии от заряда прекращается и светящийся сфероид далее расширяется посредством радиационной диффузии самого нагретого воздуха. Энергия квантов излучения, покидающих термоядерный заряд такова, что их свободный пробег до захвата частицами воздуха 10 м и более и вначале сравним с размерами шара; фотоны быстро обегают всю сферу, усредняя её температуру и со скоростью света отлетают из неё на несколько метров, ионизуя всё новые слои воздуха, отсюда одинаковая температура и околосветовая скорость роста. Далее, от захвата к захвату, фотоны теряют энергию и длина их пробега сокращается, рост сферы замедляется. 5·106 K 1ρ¸ 20 м 1,2·10в7c ~·104К 12 м 2,2·108 м/с Продукты реакции и остатки конструкции заряда в пары бомбы в ещё не успели отойти от центра взрыва (в пределах полуметра) и движутся со скоростью несколько тысяч км/с, в сравнении с начальной почти световой скоростью фронта тепловой волны они почти стоят на месте. На этом расстоянии они будут в момент 0,034 мсек. Давление этих паров зависит от конструкции и массы заряда. Удар паров современного относительно лёгкого заряда 1 Мт разрушительно воздействует на поверхность земли только до расстояний ~10 м (С. 196) 4·106 K 1ρ¸ 1,4·10в7c ~·104К 16 м 1,9·108 м/с Пары бомбы в виде клубов, плотных сгустков и струй плазмы как поршень сжимают впереди себя воздух и формируют ударную волну внутри сферы в внутренний скачок (~1 м от центра), отличающийся от обычной ударной волны неадиабатическими, почти изотермическими свойствами и при тех же давлениях в несколько раз большей плотностью: сжимающийся скачком воздух сразу излучает бо́льшую часть энергии в прозрачный для излучений шар. 3·106 K 1ρ˛ 10 м 1,7·10в7c ~·104К 21 м внутренний скачок св.10 ГПа в момент 0,08 мс 1,7·108 м/с Нагретый объём воздуха начал расширяться во все стороны от центра взрыва. На первых двух-трёх десятках метров окружающие предметы перед налётом на них границы огненного шара с околосветовой скоростью практически не успевают нагреться (свет не дошёл), а оказавшись внутри сферы под потоком излучения подвергаются взрывному испарению. При взрыве на высоте до 30 м слой грунта толщиной до 10в20 см и диаметром несколько десятков м нагревается тепловой волной (рентгеновским излучением) до 10 млн К и полностью ионизуется (С. 29). В дальнейшем этот слой начинает взрывообразное расширение (быстрее продуктов обычного взрыва) и производит воронку с выбросом грунта (см. выше классификацию по высоте взрыва). 2·106 K 1ρ˛ 10 млн. МПа 2в10 м 0,001 мc ~·104К 34 м 13000 МПа 0,6 МПа 1ρ¸ 2·106 м/с 1000 м/с Облако паров бомбы: радиус 2 м, температура 4 млн. К, давление 107 МПа, скорость 1000 км/с. Область горячего воздуха: радиус 34 м, температура 2·106 K, давление 13 000 МПа (на самой границе 0 МПа), скорость движения воздуха от центра 1 км/с (не путать со скоростью расширения сферы) (С. 120). Внутренний скачок до 400 ГПа в радиусе 2в5 м. С ростом сферы и падением температуры энергия и плотность потока фотонов снижаются и их пробега (порядка метра) уже не хватает для околосветовых скоростей расширения огневого фронта. 30 м в максимальная высота взрыва 1 Мт, при которой в огненную сферу выбрасывается земля из воронки, выше её воронка образуется только от вдавливания грунта (С. 146). 100 ГПа 1ρ¸ ~0,01 мс ~·104К 37 м 10 тыс. МПа Тепловая волна в неподвижном воздухе замедляется (С. 151). Расширяющийся нагретый воздух внутри сферы наталкивается на неподвижный у её границы и начиная с 36в37 м появляется волна повышения плотности в будущая внешняя воздушная ударная волна; до этого она не успевала появиться из-за опережающего вовлечения всё новых масс воздуха в тепловую сферу. Внутренний скачок в радиусе ~10 м с давлением до 100 000 МПа (С. 152). св. 1млн. K 17 ГПа 1ρ¸ 1 м 0,034 мс ~·104К 40в43 м 700 000 К 0,5 м 2,5-5 тыс. МПа 200 МПа ~1,3ρ¸ 5·105 м/с 16 000 м/с Внутренний скачок и пары бомбы находятся в слое 8в12 м от места взрыва, пик давления до 17 000 МПа на расстоянии 10,5 м, плотность в ~4 ρ0, скорость ~100 км/с (С. 159),. Вещество паров бомбы начинает отставать от внутреннего скачка по мере того, как всё больше воздуха в нём вовлекается в движение. Плотные сгустки и струи сохраняют движение со скачком. Условия в эпицентре взрыва РДС-6с (400 кт на высоте 30 м), при котором образовалась воронка диаметром около 40 м, глубиной 8 м с кривобережным озером и с множеством волновых гребней вокруг (её и сейчас можно видеть). Правда, сильный удар по поверхности в этом случае в значительной степени обеспечило испарённое вещество стальной башни весом ~25 т (С. 36). В 15 м от эпицентра или в 5в6 м от основания башни с зарядом располагался железобетонный бункер со стенами толщиной 2 м (Ближний каземат «БК-2») для размещения научной аппаратуры (С. 559),, сверху укрытый курганообразной насыпью земли толщиной 8 м (разрушен?). 900000 K 0,9ρ¸ 0,8 м 0,075 мс ~·104К ? м 3000 МПа 1,5 ρ¸ Основная масса паров бомбы, потеряв давление и отразясь от внутреннего скачка, останавливается и реверсирует обратно к центру, где в это время давление упало ниже ~1000 МПа(С. 152). 10000 МПа 0,087 мс ~·104К до 50 м 4000 МПа 6,2в7ρ¸ Формируется наружная ударная волна: у границы сферы появляется сглаженный, но быстро нарастающий пик подъёма давления; пик давления внутреннего скачка ~10 000 МПа, находящийся в радиусе 25 м, напротив, выполаживается и сравнивается с внешним(С. 152). 50 м в максимальная высота взрыва 1 Мт, при которой в земле образуется вдавленная воронка без выброса грунта (?)(С. 232), при такой высоте в радиусе 100в150 м от эпицентра грунт прогревается нейтронным и гамма-излучением на глубину ~0,5 м и затем начинает температурное расширение и разлёт(С. 211, 213). Тело человека на таких расстояниях разрушилось бы только от одной проникающей радиации. до 0,1 мс ~·104К ~50 м ~0,5в1 млн. К 0,1 м 3-5тыс. МПа 6000 МПа 6,2-7ρ¸ св. 100 км/с 40 км/с Время и радиус образования внешней ударной волны или внешнего скачка (С. 152), (С. 23). До этого расстояния при надземном взрыве внутренний скачок и взрывное испарение поверхности земли сильнее воздействуют на защищённые объекты, чем поток возмущённого воздуха. ~0,1в0,2 мс переход от радиационного к ударному расширению, ударный фронт в это время представляет собой ударную волну в плазме: впереди идёт тепловая волна, нагревающая и ионизирующая воздух (граница изотермической сферы), а следом её догоняет скачкообразное повышение давления, температуры и плотности. Ширина фронта ударной волны от начала теплового прогрева до конца фазы сжатия быстро сокращается: при 750 000 К ~2 м, а при 500 000 К всего 40 см. Сейчас и до уровня 300 000 К волна носит название сверхкритической: в ней энергия излучения больше, чем энергия движения частиц и её параметры не подчиняются законам обычных ударных волн (С. 398в420). 285в300 тыс. К 10в3в10в4м ? МПа ~10000 МПа ~7ρ¸ 80в90 км/с св. 50 км/с Критическая температура во фронте ударной волны, при которой давление и плотность излучения примерно равно давлению и плотности вещества; зона прогрева перед фронтом имеет такую же температуру, как и фронт. Далее поток вещества (энергия ударной волны) будет всё более довлеть над потоком излучения в докритическая ударная волна в плазме; внешний скачок отделяется от фронта излучения в явление гидродинамической сепарации (С. 415) (С. 76, 79). Плотность вещества в сфере падает, оно как бы выдавливается запертым излучением из изотермической сферы в ударную волну, увеличивая её плотность и ширину. 0,2 мс ниже 50000 К 50в55 м 160 000 К 3·10в5 м 3000 МПа ~10000 МПа 7ρ¸ 70 км/с 50 км/с Рост светящейся сферы далее не может идти за счёт передачи энергии излучением (С. 151), происходит переход от радиационного к ударному расширению, при котором видимое расширение и свечение огненного шара происходит за счёт сжатия воздуха в ударной волне, а излучение изотерм. сферы окончательно заперто. Ударная волна всё меньше ионизирует воздух впереди себя и из-за ухода слоя ионизации, поглощающего свет перед фронтом, наблюдаемая температура шара быстро поднимается, наступает первая фаза свечения или первый световой импульс, длящийся ~0,1 с (С. 25), (С. 79). Пары бомбы, сойдясь в центре, создают давление ~10 000 МПа при среднем давлении в сфере 2в3 тыс. МПа (С. 152), затем они снова разойдутся и распределятся в изотермической сфере. 0,36 мс и далее 58в65 м 130 000 К 2500 МПа 9000 МПа 7,5ρ¸ св. 50 км/с ~45 км/с С этого момента характер ударной волны перестаёт зависеть от начальных условий ядерного взрыва и приближается к типовому для сильного взрыва в воздухе (С. 152), то есть дальнейшие параметры волны могли бы наблюдаться при взрыве большой паллетный массы обычной взрывчатки. Окончательно сформировавшаяся ударная волна имеет температуру, близкую к ~100 тыс. К (С. 21, 22), максимально возможное давление её фронта 2500 МПа (С. 33). 0,5 мс 67 000 К 65 м 100 000 К 10в5 м 1600 МПа 6300 МПа 8,9ρ¸ 38420 м/с 34090 м/с Заодно это так называемая сильная ударная волна вплоть до давления 0,49 МПа, в которой скорость потока воздуха за фронтом больше скорости звука в нём (С. 107): сверхзвуковой поток сметает с поверхности все сколько-нибудь возвышающиеся предметы. При температуре фронта 100 000 К эффективная (наблюдаемая) температура 67 000 К, а температура зоны прогрева перед волной 25 000 К (С. 415, 472). В момент 1,4 мс здесь пройдёт внутренний скачок с давлением ~400 МПа. 0,7 мс 67 м (С. 35). Наблюдаемая яркостная температура приближается к температуре ударной волны. Пробег света внутри сферы сокращается до сантиметров (С. 454) и далее снова растёт, так как с расширением и уменьшением энергии падает плотность и концентрация ионов, поглощающих фотоны; изотермия сферы продолжается не столько обменом излучением, сколько равномерным её расширением. 1 мс 80 000 К 90 м 90 000 К 10в5 м 1400 МПа 5400 МПа 8,95ρ¸ 35400 м/с 31400 м/с Время максимума первого светового импульса (С. 44). При температуре фронта ударной волны ниже 90 000 К волна ионизационного нагрева (20 000 К) прекращает сильное экранирование фронта, наблюдаемая температура ~80 тыс. К (С. 467, 472). С этого момента яркостная температура недалеко от температуры в ударной волне и снижается вместе с ней. Освещённость земной поверхности в эти мгновения на расстоянии 30 км может быть в 100 раз больше солнечной (С. 475). После быстротечного первого импульса немедленно возникает длительный второй, который и воспринимается человеком, как растущая огненная сфера, но об этом ниже. 400 000 K 150 МПа 0,3ρ¸ 0,02 м 1,4 мс 60 000 К 110 м 60 000 К 10в5 м 700 МПа 2900 МПа 9,2ρ¸ 25500м/с 1,5 с 22750м/с 2,4 с При температуре фронта 65 000 К наружный слой ионизации толщиной меньше 1 мм прогрет до 9000 К (С. 466, 671). Внутренний скачок с давлением ~400 МПа находится в ~70 м (?). Аналогичная ударная волна в эпицентре взрыва РДС-1 мощностью 22 кт на башне на высоте 30в33 м сгенерировала сейсмический сдвиг, разрушивший имитацию тоннелей метро с различными типами крепления на глубинах 10 и 20 м (30 м?), животные в этих тоннелях на глубинах 10, 20 и 30 м погибли (С. 389, 654, 655). На оплавленной поверхности появилось малозаметное тарелкообразное углубление диаметром около 100 м, а в самом центре воронка диаметром ~10 м, глубиной 1-2 м (С. 641), от здания в 25 м от эпицентра остался мелкий щебень и следы фундамента. Сходные условия были в эпицентре взрыва «Тринити» 21 кт на башне 30 м: образовалась воронка диаметром 80 м и глубиной 2 м, а от башни с зарядом остались торчащие из земли оплавленные железобетонные опоры (см. рис.). ? мc 40 000 К 40 000 К 413 МПа 1850 МПа 10ρ¸ 19340 м/с 1,5 с 17410 м/с 2,4 с Условия эпицентра взрыва Redwing Mohawk 360 кт на башне 90 м: на коралловой поверхности осталась воронка глубиной 2,5 м и диаметром 400 м. Частица воздуха, увлечённая с этого места волной, вначале скачком нагревается до 40 000 °C, через 0,002 с с подходом ещё не сильно отставшей горячей изотермич. сферы поднимает температуру до 100 тыс.°C, а затем охлаждается: 0,01 с 70 тыс.°C, 0,1 с 23 000 °C, 0,3 с 10 000 °C, 1 с 5500 °C (С. 34). 3,3 мc 30 000 К 135 м 30 000 К 10в4 м 275 МПа 1350 МПа 10,7ρ¸ 15880 м/с 1,5 с 14400 м/с 2,4 с Максимальная высота воздушного взрыва 1 Мт для образования заметной воронки (С. 43). Внутренний скачок, пройдя всю изотермическую сферу, догоняет и сливается с внешним, повышая его плотность и образуя т. н. сильный скачок в единый фронт ударной волны. 0,004 c 20 000 К 20 000 К 165 МПа 840 МПа 11,2ρ¸ 12170 м/с 1,5 с 11080 м/с 2,4 с Частица воздуха с этого места скачком нагревается до 20 000 °C, через 0,02 с охлаждается с падением температуры волны до 15 000 °C, но с подходом уже отставшей изотермич. сферы вновь нагревается до 25 000 °C (0,04 с), и охлаждается: 0,1 с 20 000 °C, 0,25 с 10 000 °C, 0,6 с 10 000°C (С. 34). 0,006 c 16 000 К Ахернар 153 м 16 000 К 10в3 м 130 МПа 700 МПа 11,7ρ¸ 10780 м/с 1,5 с 9860 м/с 2,4 с Фронт ударной волны искривлён ударами изнутри плотных сгустков паров бомбы: на гладкой и блестящей поверхности шара образуются большие волдыри и яркие пятна (сфера как бы кипит). 200 000 K 50 МПа 0,06ρ˛ 0,1 м 0,007 c 13 000 К 190 м 13 000 К 10в3 м 100 МПа 1466 МПа 570 МПа 12,2ρ¸ 9500 м/с 1,45 с 8700 м/с 2,4 с В изотермической сфере диаметром ~150 м пробег излучения ~0,1в0,5 м (С. 241), на границе сферы порядка миллиметров(С. 474, 480). 0,009 с 11 000 К 215 м 11 000 К 0,01 м 70 МПа 980 МПа 380 МПа 11,8ρ¸ 8000 м/с 1,43 с 7320 м/с 2,4 с Аналогичная воздушная ударная волна РДС-1 на расстоянии 60 м (52 м от эпицентра) разрушила оголовки стволов, ведущих в имитации тоннелей метро под эпицентром (см. выше). Каждый оголовок представлял собой мощный железобетонный каземат на фундаменте большой паллетный опорной площади для удержания оголовка от вдавливания в ствол; сверху укрыт небольшой грунтовой насыпью. Обломки оголовков обвалились в стволы, последние затем раздавлены сейсмической волной (С. 654). 0,01 с 10 000 К 230 м 10 000 К 0,3 м 57 МПа 300 МПа 11,4ρ¸ 7166 м/с 1,41 с 6537 м/с 2,4 с Частица воздуха, унесённая волной с этого места, скачком нагревается до 10 000 °C, через 0,05 с охлаждается до 7500 °C, в момент 0,15 с нагревается до 9000 °C, и охлаждается аналогично предыдущим (С. 34). 0,015 c 9500 К 240 м 9500 К 0,4 м 50 МПа 644 МПа 250 МПа 11ρ¸ 6700 м/с 1,4 с 6140 м/с 2,4 с В дальнейшем граница изотермической сферы не поспевает за ушедшим с ударной волной воздухом и повторный нагрев частиц больше не наблюдается. 0,02 c 7500 К 275 м 7500 К 0,1 м 30 МПа 343 МПа 130 МПа 9,7ρ¸ 5200 м/с 1,35 с 4700 м/с 2,4 с Под действием первого светового импульса немассивные предметы испаряются за несколько десятковвсотню метров до прихода границы огн. сферы («Канатные трюки», см. рис.). 100 000 K 10 МПа 0,02ρ¸ 0,5 м 0,028 c 5800 К Солнце 320 м 5800 К 1 м 21 МПа 220 МПа 85 МПа 9,2ρ¸ 4400 м/с 1,3 с 3900 м/с 2,4 с Неровности на поверхности сферы сглаживаются. Длина пробега квантов света в ударной волне при 6в8 тыс. К составляет 0,1в1 м (С. 480), в изотерм. сфере диаметром ~200 м десятки см (С. 450). 0,03 с 5000 К 330 м 5000 К 1 м 17 МПа 180 МПа 66 МПа 8,91ρ˛ 3928 м/с 1,27 с 3487 м/с 2,4 с Длина пробега видимого света в ударной волне при 5000 К вырастает до порядка 1 м, огненный шар перестаёт излучать как абсолютно чёрное тело и сжатый волной воздух больше не светится, сфера продолжает испускать свет от остаточного нагрева, а ударная волна теперь не в плазме. Но при температурах ниже 5000 К из атмосферных азота и кислорода при сжатии и нагреве образуются молекулы NO2, выходящие на первый план в испускании, поглощении света и экранировке внутреннего излучения; полная оптическая толщина слоя двуокиси возрастает и внешнее излучение прогрессирующе падает (С. 476, 480, 482, 484). ~0,03в0,2 с 5000в1000 К Интересный момент: ударная волна вдруг теряет визуальную непрозрачность и через насыщенную окисью азота полупрозрачную ударную сферу, как через затемнённое стекло, частично видна внутренность огненного шара: 0,04 с 370 м 4000 К 10 МПа 94 МПа 33 МПа 7,7ρ¸ 3030 м/с 1,25 с 2634 м/с 2,43 с видны клубы паров бомбы, яркие остатки плотных сгустков, разбившиеся в лепёшку и как бы прилипшие к поверхности ширящейся ударной сферы и более глубокие нагретые и непрозрачные слои; в целом огненный шар в это время похож на фейерверк. 0,06 с 420 м 3000 К 2 м 7,56 МПа 65 МПа 23 МПа 7,05ρ¸ 2500 м/с 1,23 с 2300 м/с 2,43 с Свободный пробег света в ударной волне при 3000 К около 2 м (С. 480), (С. 449). Радиус разрушения плотин из земли или камня внаброс(С. 68в69). 85 000 K 3 МПа 0,015ρ¸ 1-2 м 0,06в0,08 c 2600 К 435 м 1·106 Гр 2600 К 6,1 МПа 17 МПа 6,67ρ¸ 2400 м/с 1,2 с 2041 м/с 2,46 с Температурный минимум излучения огненного шара, окончание 1-й фазы свечения, выделилось 1в2 % энергии светового излучения (С. 44),(С. 80, 81), (С. 484). В этот момент светимость огненного шара гораздо меньше эффективной температуры Солнца. Диаметр изотермической сферы ~320 м. 2300 К 5 МПа 40 МПа 13 МПа 6,4ρ¸ 2200 м/с 1,1 с 1850 м/с 2,47 с Неподвижная точка в воздухе испытывает в пределах 1,5 с нагрев до 30 000 °C и падение до 7000 °C, ~5 с удержание на уровне ~6.500 °C и снижение температуры за 10в20 с по мере ухода огненного шара вверх. 50 000 К 0,015ρ¸ 0,08в0,1 c 530 м 2000 К 4,28 МПа 10 МПа 6,1ρ¸ 2020 м/с 1,05 с 1690 м/с 2,48 с Ударная волна уходит от границы огненного шара, скорость роста его заметно снижается (С. 80, 81). Новые молекулы NO2 во фронте больше не появляются, слой двуокиси азота переходит из волны в огн. шар и перестаёт экранировать излучение (С. 484). 50 000 К в1800 К 0,1 св1 мин. ниже 2000 К По мере увеличения прозрачности и роста длины пробега света в плазме, интенсивность свечения возрастает и детали как бы снова разгорающейся сферы становятся невидны. Видимая температура опять растёт, наступает 2-я фаза свечения, менее интенсивная, но в 600 раз более длительная. Процесс освобождения излучения напоминает окончание эры рекомбинации и рождение света во Вселенной через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. 0,15 c 580 м ~1·105 Гр 1450 К 2,75 МПа 5,8 МПа 5,4ρ¸ 1630 м/с 1 с 1330 м/с 2,5 с С приходом фронта волны скачкообразный подъём температуры до 1200 °C, затем в течение 1 с нагрев до 15 000 °C и снижение до 5000 °C, ~5 с удержание и снижение T за 10в20 с. 0,2 с 1150 К 246 дБ 2 МПа 3,7 МПа 5ρ¸ 1400 м/с 0,9 с 1100 м/с 2,55 с Минимальное давление ударной волны 2 МПа для выброса грунта(С. 88). 0,25 c 630 м 4·104Гр 1000 К 1,5 МПа ~2,3 МПа 4,6ρ¸ 1200 м/с 0,9 с 900 м/с 2,6 с Здесь через 0,25 с будет граница роста изотерм. сферы. Нагрев неподвижной точки: скачком до 1300 °C, через 0,7 с до 4000 °C, 1в4 с ~3000 °C, 7 с 2000 °C, 10 с 1000 °C, 20 с 25 °C. 0,4 c 800 м 20 000 Гр 787 К 1 МПа 5,53 МПа 1,5 МПа 3,94ρ¸ 1040 м/с 0,87 с 772 м/с 2,7 с Нагрев до 3000 °C. В эпицентре при отражённой волне 5 МПа предел прочности подземных сооружений метро. Условия эпицентра взрыва Teapot Bee 8 кт на мачте 152 м, когда от мачты остался оплавленный скрюченный обрубок. 920 м Максимальная высота взрыва (919 м +/-30 %), при которой будет местное выпадение радиоактивных осадков (С. 82) 30 000 K ~1 %ρ¸ 3 м 0,51 c 1000в1100 м 10 000 Гр ~20 000 кДж/м² 650 К 0,7 МПа 3,5 МПа 0,86 МПа 3,5ρ¸ 888 м/с 0,82 с 630 м/с 2,8 с Здесь через неск. сек. будет граница роста огненого шара (С. 81, 82) (С. 111), (С. 107), (С. 107). Изотермическая сфера радиусом ~600 м с потерей тепла начинает разрушаться. Нагрев до 800в850 °C на 5 с. Эквивалент эпицентра взрыва Царь-бомбы 58 Мт на высоте 4 км, но давление ударной волны у поверхности было несколько меньше из-за пониженной плотности воздуха на такой высоте взрыва. 17 000 K 0,2 МПа 0,01ρ¸ 10 м 0,7 c 1150 м ~5000 Гр 552 К 0,5 МПа 2,2 МПа 0,5 МПа 3,1ρ¸ 772 м/с 0,85 с 518 м/с 2,85 с Граница распространения сильной ударной волны: со снижением давления фронта ниже 0,49 МПа давление скоростного напора становится ниже давления фронта и далее ударная волна носит название «слабой» (С. 107), здесь также лежит граница резкого понижения плотности воздуха после прохода волны (С. 89). При падении температуры в огненном шаре ниже 20 000 К вещества паров бомбы соединяются с кислородом и образуют окислы (С. 32). 0,75 c 1200 м 552 К 0,45 МПа 1,9 МПа 0,42 МПа 3ρ¸ 740 м/с 1,12 с 486 м/с 3,6 с При высоте взрыва 1200 м в летних условиях перед приходом ударной волны нагрев приземного воздуха толщиной от 10 до 1,5 м в эпицентре до 900 °C, в 1 км 650 °C, в 2 км ~400 °C; 3 км 200 °C; 4 км ~100 °C (С. 154). 0,81 c 1250 м 453 К 0,4 МПа 1,64 МПа 0,36 МПа 2,82ρ¸ 707 м/с 0,9 с 453 м/с 2,87с При давлении фронта ниже 0,35в0,4 МПа скорость напора становится ниже скорости звука в волне, уменьшается сопротивление обтекания встречных предметов (С. 35) и в дальнейшем падает толкающая сила скоростного напора. Полное разрушение подземных кабельных линий, водопроводов, газопроводов, канализации, смотровых колодцев (отраж. волна 1,5 МПа) (С. 11),. 0,9 c 8в10 тыс. К Сириус 1300 м 417 К 0,35 МПа 1,36 МПа 0,28 МПа 2,7ρ¸ 672 м/с 0,92 с 417 м/с 2,9 с Максимум яркости второй фазы свечения сферы, радиус её в это время 875 м; к этому моменту она отдала ~20 % всей световой энергии (С. 44), (С. 81, 351, 355). С выростом длины пробега света обнажаются всё более глубокие слои нагретой сферы, скопом высвечивающие свою оставшуюся энергию в пространство; то есть сияние исходит изнутри и снаружи одновременно. Эквивалент эпицентра взрыва РДС-37 1,6 Мт на высоте 1550 м, в эпицентре хорошо показали себя убежища типа метро на глубинах от 10 до 50 м, животные в них остались целы. 15 000 К 0,115 МПа 1,13 с 1400 м 455 К 0,3 МПа 1,12 МПа 0,22 МПа 2,5ρ¸ 635 м/с 0,96 с 378 м/с 2,9 с После второго максимума сфера ещё немного подрастает, но яркостная температура её начинает необратимое снижение: шар, переходящий в купол, а затем в облако, в течение ~1 минуты с падением температуры меняет цвет, как показано во втором столбце. 1500 м 445 К 0,28 МПа 1,05 МПа 0,2 МПа 2,4ρ¸ 625 м/с 1 с 370 м/с 3 с Давление в сфере снижается до атмосферного. В этом радиусе нагрев точки в воздухе до 200 °C. 12 000 K 0,015ρ0 20 м 1,4 c 1600 м 500 Гр 433 К 0,26 МПа 0,96 МПа 0,17 МПа 2,3ρ¸ 605 м/с 1,1 с 350 м/с 2,8 с На расстоянии 1,6 км от центра воздушного взрыва 1 Мт человек в бетонном убежище с толщиной перекрытия 73 см получит смертельное лучевое поражение, необходима толщина защиты 120 см бетона или 30 см стали (С. 16, 364). 0,1 МПа 1,6 с 1750 м 70 Гр 405 К 200 дБ 0,2 МПа 0,666 МПа 0,11 МПа 2,1ρ¸ 555 м/с 1,2 с 287 м/с 2,8 с Условия по ударной волне близки к условиям в районе эпицентра взрыва в Нагасаки (~21 кт на высоте ~500 м). Эквивалент района эпицентра взрыва в Хиросиме (13в18 кт на высоте 580в600 м) для 1 Мт будет при высоте 2250 м; при давлении во фронте 0,1 МПа давление отражённой волны в эпицентре ~0,3 МПа (С. 28) (С. 191). Если бы здесь был эпицентр, отражённая волна 0,7 МПа разрушила бы отдельно стоящие убежища, рассчитанные на 0,35 МПа (близко к типу А-II или классу 2 0,3 МПа) (С. 114). 1,8 c 7000 К 1900 м 370 К 199 дБ 0,18 МПа 0,57 МПа 0,09 МПа 2ρ¸ 537 м/с 1,3 с 268 м/с 2,7 с Огненная сфера достигает почти максимального диаметра 1,9 км и на 3 секунды зависает в километре от поверхности, продолжая расширяться больше вверх и в стороны. Давление внутри становится ниже 1 атм. (~5000 К) 1в0,85 атм 2 с 2000 м 50 Гр ~15 000 кДж/м² 0,16 МПа 0,49 МПа 0,07 МПа 1,9ρ¸ 519 м/с 1,7 с 247 м/с 3,2 с Эпицентр. В летних условиях перед приходом ударной волны нагрев приземного воздуха толщиной 9в12 м в эпицентре до 2100 °C, в радиусе 1 км 1000 °C, в 2 км св. 300 °C (С. 180). В рассматриваемых ниже зимних условиях нагрев воздуха значительно меньше, но взамен складываются наилучшие условия для отражения и распространения ударной волны. Условия в облаке Время Ярк-ть и цвет облака Радиус Радиац. Световой импульс УСЛОВИЯ Темп-ра Звук В УДАРНОЙ Давление Плотность ВОЛНЕ Скорость Время С этого момента отсчёт расстояния идёт по поверхности земли от точки эпицентра взрыва на высоте 2 км. 2 с 0 м 50 Гр ~15 000 кДж/м² 198-207дБ 0,16в0,49 МПа В радиусе от 0 до 2000 м в зона регулярного отражения(С. 25) или ближняя зона (С. 29), в которой волна падает отвесно, отражается и давление у поверхности приближается к давлению отражения. Разрушение убежищ, рассчитанных на 200 кПа (тип А-III или класс 3) (0,5 МПа). Молниеносная форма лучевой болезни (50 Гр и выше), 100 % летальность в течение 6в9 суток только от радиации(С. 69). Электромагнитный импульс имеет напряжённость электрического поля 13 кВ/м(С. 39). 700 м 197-206дБ 0,14в0,4МПа Когда волна приходит не перпендикулярно, то на высокие наземные сооружения действуют два удара: первый сверху в фронт падающей волны (0,14 МПа), через несколько сотых долей секунды второй в отражённая от земли волна (до 0,4 МПа), идущая под углом вверх(С. 10, 144). На подземные сооружения будет действовать один удар отражения. Разрушение ленточных фундаменов жилых зданий 0,4 МПа (С. 11) (не говоря уже о наземной их части). Слабое разрушение отдельно стоящих убежищ, рассчитанных на 0,35 МПа(С. 114),. 1000 м 196-205дБ 0,12в0,35 МПа Вероятность гибели человека от первичного действия ударной волны около 50 % (0,314в0,38 МПа) (С. 541)(0,32 МПа) (С. 307), рактически у всех порваны барабанные перепонки (0,28-0,31 МПа) (С. 541). 3 с 1500 м 194-204дБ 0,1в0,3МПа 0,3 МПа в расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий глубокого заложения метрополитена. Полное разрушение металлических и ж/б мостов пролётом 30в50 м 0,2в0,3 МПа, (С. 27), полное разрушение убежищ в подвальных помещениях многоэтажных зданий (0,17в0,3 МПа) (С. 12), (С. 11), сильное и полное разрушение железнодорожных путей (0,2в0,5 МПа), слабое разрушение смотровых колодцев канализации и водопровода, кабельных подземных линий (0,2в0,4 МПа) (С. 27),. 2000 м 191-200дБ 0,08в0,2МПа Полное разрушение бетонных, железобетонных монолитных (малоэтажных) и сейсмостойких зданий (0,2 МПа) (С. 26),. Давление 0,12 МПа и выше в вся городская застройка сливается в сплошные завалы высотой 3в4 м(С. 276), (С. 60). Полное разрушение встроенных убежищ, рассчитанных на 50 кПа (0,125 МПа). Человек получает баротравму лёгких средней тяжести (0,15в0,2 МПа) (С. 206). 4,6 c 5-6 тыс. К Солнце 2100 м 20 Гр 365 К 195 дБ 0,11 МПа 0,34 МПа 0,04 МПа 2,1ρ¸ 470 м/с 1,75 с 180 м/с 3 с При высоте взрыва 2 км начиная от радиуса 2000 м в зона нерегулярного отражения(С. 25): ударная волна падает под угдом 45 °, фронт отражённой волны догоняет падающую и у поверхности образуется головная ударная волна, идущая параллельно земле в эффект или волна Маха(С. 112)(С. 30). Указанное в 5-й строчке давление отражения теперь реализуется при ударе волны Маха о перпендикулярную неразрушаемую стенку. Отражённая от эпицентра ударная волна достигает начавшую подниматься огненную сферу. (7 500 К) 0,02ρ˛ ~100 м 5 с 2230 м ~10 Гр 353 К 194 дБ 0,1 МПа 0,275 МПа 0,03 МПа 1,63ρ¸ 460 м/с 2 с 174 м/с 2,9 с Опасные поражения человека ударной волной (0,1 МПа и более) (С. 12). Разрыв лёгких ударной (С. 540) и звуковой волной, 50%-я вероятность разрыва барабанных перепонок (0,1 МПа) (С. 206). Крайне тяжёлая острая лучевая болезнь, по сочетании травм 100 % летальность в пределах 1в2 недель(С. 67в69),. Некоторые люди внутри зданий при давлении ударной волны 0,1в0,14 МПа могут выжить (наблюдения в Хиросиме) (С. 612). Безопасное нахождение в танке, в укреплённом подвале с усиленным ж/б перекрытием(С. 238) и в большинстве убежищ Г. О. Разрушение грузовых автомобилей. 0,1 МПа в расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий мелкого заложения метрополитена. (4000 К) 0,9-0,8 атм 2550 м 3 Гр 347 К 193 дБ 0,09 МПа 0,025 МПа 450 м/с 2,15 с 160 м/с 2,95 с Отражённая волна прокатывается по огненной области: шар приплющивается, подминается снизу и ускоряет подъём, причём центральная и более нагретая часть поднимается быстрее, а окраинные и холодные части медленнее; пустая изотермическая полость в сфере схлопывается преимущественно вверх, образуя быстрый восходящий поток над эпицентром в будущую ножку гриба. Полное разрушение железобетонных зданий с большой паллетный площадью остекления 0,09-0,1 МПа. На расстояниях свыше 2,5 км (давление <0,1 МПа) в сильный дождь и туман давление ударной волны может упасть на 15в30 %; снегопад почти не влияет на волну (С. 183). 2800 м 1 Гр 8000 кДж/м² 341 К 192 дБ 0,08 МПа 0,21 МПа 0,02 МПа 439 м/с 2,2 с 146 м/с 3,15 с В мирных условиях и своевременном лечении люди, получившие дозу 1в1,6 Гр имеют неопасное лучевое поражение (С. 67), но при сопровождающих катастрофу антисанитарии и тяжёлых физических и психологических нагрузках, отсутствии медицинской помощи, питания и нормального отдыха около половины оказавшихся вне укрытий погибают только от радиации и сопутствующих заболеваний (С. 52), а по сумме повреждений (плюс травмы, ожоги, завалы) в зоне свыше 0,08 МПа гибнут 98 %. Давление менее 0,1 МПа в городские районы с плотной застройкой превращаются в сплошные завалы (С. 28). Полное разрушение деревоземляных ПРУ, рассчитанных на 30 кПа (0,08 МПа). Среднее разрушение сейсмостойких зданий (0,08в0,12) МПа. Корабль (пароход) получает сильные повреждения и теряет подвижность (0,08в0,1 МПа) (С. 114) (С. 256), но остаётся на плаву. 2900 м 335 К 191 дБ 0,07 МПа 0,18 МПа 0,015 МПа 1,46ρ¸ 430 м/с 2,33 с 160 м/с 3,2 с Сфера перешла в огненный купол, в нём после схлопывания пустой полости раскалённые газы заворачиваются в торообразный вихрь, сохраняющийся до конца подъёма гриба; горячие продукты взрыва локализуются в верхней части купола. Область 0,07 МПа в радиус зоны сильного запыления после взрыва (широкого основания ножки «гриба»)(С. 117). Обрушение дымовых труб с толщиной ж/б стен 20 см (0,07 МПа)(С. 136, 137). Полное разрушение подвалов без усиления конструкций (0,075 МПа), слабое разрушение встроенных убежищ, рассчитанных на 0,05 МПа (0,075 МПа). 3200 м 329 К 190 дБ 0,06 МПа 0,15 МПа 0,01 МПа 1,4ρ¸ 416 м/с 2,5 с 115 м/с 3,3 с Купол, переходящий в облако, как пузырь всплывает вверх, увлекая за собой столб из дыма и пыли с поверхности земли: начинает расти характерный взрывной гриб. Столб завылённого воздуха (ножка гриба) не достаёт до облака и весь подъём тянется за ним отдельно, пыль с земли не смешивается с продуктами реакции. Скорость ветра у поверхности к эпицентру ~100 км/ч. Тяжёлые поражения человека ударной волной (0,06в1 МПа) (С. 12),. Полное разрушение водонапорных башен (0,06в0,07 МПа) (С. 27),. 3600 м ~0,05 Гр 323 К 188 дБ 0,05 МПа 0,12 МПа 0,008 МПа 1,33ρ¸ 404 м/с 2,65 с 99,2 м/с 3,5 с Неопасная доза радиации. Люди и предметы оставляют «тени» на асфальте. Полное разрушение административных многоэтажных каркасных (офисных) зданий (0,05в0,06 МПа), укрытий простейшего типа; сильное и полное разрушение массивных промышленных сооружений 0,05в0,1 МПа(С. 26),(С. 11), (С. 27), . Практически вся городская застройка разрушена с образованием местных завалов (один дом в один завал) (С. 246), отдельные обломки отбрасываются до 1 км. Полное разрушение легковых автомобилей. Полное уничтожение леса (0,05 МПа и более) (С. 60), район выглядит так, будто там ничто не росло. В зоне с этим радиусом 75 % убежищ сохраняется (С. 44). Разрушения аналогичны землетрясению 10 бал. 4300 м 316 К 186 дБ 0,04 МПа 0,09 МПа 0,0052 МПа 1,26ρ¸ 392 м/с 2,8 с 82 м/с 3,65 с Средние поражения человека ударной волной (0,04в0,06 МПа), (С. 12). Полное разрушение складов, немассивных промышленных зданий 0,04в0,05 МПа; сильное разрушение многоэтажных железобетонных зданий с большой паллетный площадью остекления 0,04-0,09 МПа и административных зданий 0,04в0,05 МПа. 8в10 с Окончание эффективного времени второй фазы свечения, выделилось ~80 % суммарной энергии светового излучения (С. 355). Оставшиеся 20 % неопасно высвечиваются до конца первой минуты с непрерывным понижением интенсивности, постепенно теряясь в клубах облака. Дальнейшие по времени разрушительные воздействия связаны с уходящей ударной волной и разгорающимися пожарами, а ядерный гриб атмосферного взрыва, несмотря на грандиозный и устрашающий вид, становится практически безвредным, если не считать опасность пролёта сквозь него на самолёте (С. 242). ~3500 К 10 с ~3000 К 4600 м 4000 кДж/м² 313 К 185 дБ 0,035 МПа 0,004 МПа 1,23ρ¸ 386 м/с 3,15 с 73 м/с 3,8 с Огненный купол превращается в огненное облако, с подъёмом растущее в объёме; скорость подъёма ~300 км/ч. На расстоянии 5 км от эпицентра высота фронта волны Маха 200 м. Радиус начала повреждений барабанных перепонок ударной волной (0,035 МПа (С. 541), 0,034в0,045 МПа (С. 206)). В радиусе давления 0,035в0,08 МПа 50 % людей гибнут, 40 % получают ранения, 10 % остаются невредимы. В Хиросиме в радиусе давления 0,035 МПа (1,6 км) до 90 % людей (учащиеся) на улице погибли и пропали без вести, а среди находившихся в разных укрытиях выжили 74 %. Автомобиль получает большие вмятины, разбивание стёкол и выбивание дверей, но может остаться на ходу (0,035 МПа) (С. 35, 92, 247, 612). Разрушение укрытий простейшего типа (0,035в0,05 МПа) (С. 11). ~5 св 1 мин. В случае взрыва во влажной атмосфере за фронтом ударной волны, в области разрежения и охлаждения, появляются конденсационные облака (эффект камеры Вильсона)(С. 52) в виде расширяющегося купола, кольца, системы колец, полос или просто облаков, окружающих растущий «гриб» и постепенно исчезающих. Эти образования являются позже максимума свечения и практически не ослабляют опасный световой импульс. На 10в15-й секунде они могут полностью закрыть взрыв и образовать туманный купол, который из-за яркой внутренней подсветки сам становится похож на огненный шар гораздо большего масштаба, чем есть на самом деле. 5300 м 3000 кДж/м² 310 К 184 дБ 0,03 МПа 0,066 МПа 0,003 МПа 1,21ρ¸ 380 м/с 3,3 с 63 м/с 3,9 с Радиус ожогов третьей-четвёртой степени в зимней одежде (2093 кДж/м² и выше). Пр взрыве 0,5 Мт отброс ударной волной 0,03 МПа человека весом 80 кг стоя: 18 м с начальной скоростью 29 км/ч, лёжа: 1,3 м и 11 км/ч(С. 229). В случае падения головой о твёрдое препятствие со скоростью 25 км/ч и выше 100%-я гибель, телом со скоростью 23 км/ч и выше в порог летальности (С. 287, 288). Полное разрушение многоэтажных кирпичных домов 0,03в0,04 МПа, панельных домов 0,03в0,06 МПа, сильное разрушение складов 0,03в0,05 МПа, среднее разрушение каркасных административных зданий 0,03в0,04 МПа, слабое разрушение деревоземляных противорадиационных укрытий, рассчитанных на 0,03 МПа (0,03в0,05 МПа)(С. 11),(С. 26),(С. 27),. Разрушения аналогичны землетрясению 8 баллов. Безопасно почти в любом подвале. 15 с 6400 м 2000 кДж/м² 307 К 182 дБ 0,025 МПа 0,0021 МПа 1,17ρ¸ 374 м/с 3,5 с 54 м/с 4 с На огненном облаке появляются тёмные пятна. Ожоги второйвтретьей степени в зимней одежде (1675в2093кДж/м²) (С. 238), без учёта ожогов пламенем горящей одежды и пожаров вокруг. Люди и предметы оставляют «тени» на вспузыренной окрашенной поверхности (до 1675 кДж/м²) (С. 335). Слабое разрушение сейсмостойких зданий 0,025в0,035 МПа. На первых километрах выживший после взрыва человек будет плохо понимать, что происходит вокруг из-за поражения слуха и сотрясения мозга ударной волной. 7500 м 1500 кДж/м² 303 К 180 дБ 0,02 МПа 0,042 МПа 0,0014 МПа 1,14ρ¸ 367 м/с 3,7 с 44 м/с 4,2 с «Гриб» вырос до 5 км (3 км над центром взрыва), скорость подъёма 480 км/час (С. 38). Радиус ожогов первой степени в зимней одежде (1465в1675 кДж/м²) (С. 238). Лёгкие поражения человека ударной волной (0,02в0,04 МПа),(С. 12). Полное разрушение деревянных домов (0,02в0,03 МПа), сильное разрушение кирпичных многоэтажных домов (0,02в0,03 МПа), среднее разрушение кирпичных складов (0,02в0,03 МПа), многоэтажных железобетонных 0,02в0,04МПа, панельных (0,02в0,03 МПа) домов; слабое разрушение административных каркасных зданий (0,02в0,03 МПа), массивных промышленных сооружений (0,02в0,04 МПа), подвалов без усилений несущих конструкций(С. 11),(С. 27)(С. 26),. Воспламенение автомобилей. В радиусе 7,5 км в лесном массиве повалено до 90 % деревьев, район практически непроходим (С. 259). Разрушения аналогичны землетрясению 6 бал., урагану 12 бал. до 39 м/с. 25 с 10 000 м 800кДж/м² 300 К 178 дБ 0,015 МПа 0,0008 МПа 1,1ρ¸ 360 м/с 4 с 33 м/с 4,4 с Граница района многочисленных травм от падения и от летящих обломков и осколков стекла (0,014 МПа и более) (С. 624). Ожоги третьейвчетвёртой степени в летней одежде (св. 630 кДж/м²), ожоги третьей степени в демисезонной одежде (С. 238). В радиусе 0,014в0,035 МПа 5 % гибнут, 45 % травмируются, 50 % невредимы. Среднее разрушение малоэтажных кирпичных домов 0,015в0,025 МПа(С. 27). В радиусе 9,5 км повалено около 30 % деревьев, лесной массив проходим только пешеходами (С. 259). 12 300 м 298 176 дБ 0,012 МПа 0,0005 МПа 356 м/с 26 м/с Вся масса облака вращается огненным кольцом. Если взрыв произошёл над морем, то гриб-облако будет висеть в воздухе без пылевого столба. Ударная волна 0,012 МПа может перевернуть дом-прицеп (жилой трейлер) (С. 215). В радиусе 12 км лесной массив теряет немного деревьев и поломаны ветви, район проходим автотранспортом (С. 171). 13 300 м 500кДж/м² У гриба может появиться «юбочка» из конденсата паров воды в потоке тёплого воздуха, веером затягиваемого облаком в холодные верхние слои атмосферы. В дальнейшем этот паровой конус сливается с пылевым столбом и сам становится ножкой гриба. Радиус ожогов третьей степени открытой кожи (500 кДж/м² и выше), ожоги второй степени в летней и межсезонной одежде (420в630 кДж/м²) (С. 238),. 14 300 м 296 К 174 дБ 0,01 МПа 0,02 МПа 0,00034МПа 1,07ρ¸ 354 м/с 23 м/с «Гриб» вырос до 7 км (5 км от центра) (С. 39); огненное облако светит всё слабее. Воспламеняется бумага, тёмный брезент. Зона сплошных пожаров, в районах плотной сгораемой застройки возможны огненный шторм, смерч (Хиросима, «Операция Гоморра»). Слабое разрушение панельных зданий 0,01в0,02 МПа. Вывод из строя авиатехники и ракет 0,01в0,03 МПа. Разбиты 100 % оконных стёкол (0,01 МПа и выше) (С. 195). Разрушения аналогичны землетрясению 4в5 баллов, шторму 9в11 балов V = 21в28,5м/с. ~15 000 м 375кДж/м² Радиус ожогов второйвтретьей степени открытых частей тела и под летней одеждой (375 кДж/м² и выше), первой степени в демисезонной одежде (С. 238),. 17 000 м 172 дБ 0,008 МПа 0,00022МПа 1,06ρ¸ 351 м/с 19 м/с В радиусе 0,007в0,014 МПа 25 % травмируются, 75 % невредимы. Среднее разрушение деревянных домов 0,008в0,012 МПа. Слабое разрушение многоэтажных кирпичных зданий 0,008в0,010 МПа, (С. 27). 40 с 20 000 м 250кДж/м² 170 дБ 0,006 МПа 0,00012МПа 1,042ρ¸ 349 м/с 14 м/с Скорость роста гриба 400 км/ч (С. 93). Радиус ожогов первой степени в летней одежде (250 кДж/м² и выше). Слабое разрушение деревянных домов 0,006в0,008 МПа (С. 27,). 21 300 м 200кДж/м² К концу минуты на облаке исчезают последние светящиеся пятна (С. 56). Радиус ожогов первой степени открытой кожи (200 кДж/м² и выше) в в пляжной одежде выход из строя и возможна гибель. Исписанный лист бумаги выгорает, в то время как чистый лист остаётся цел (210 кДж/м²)(С. 336, 554). ~1800 К 1 мин. 22 400 м 150кДж/м² 293 К 168 дБ ~0,005 МПа 9·10в5МПа 1,03ρ¸ 347 м/с 12 м/с "Гриб" поднялся до 7 км от центра взрыва. Через минуту с падением температуры газов ниже 1800 К облако окончательно перестаёт излучать свет (С. 35), (С. 477), и теперь, при сухой погоде может иметь красноватый, рыжеватый или коричневый оттенок из-за содержащихся в нём окислов азота (С. 436), (С. 64), (С. 31), чем будет выделяться среди других облаков. Если же взрыв состоялся при высокой влажности, то облако будет белым или желтоватым. Разрушение армированного остекления. Корчевание больших паллетных деревьев (вне лесных массивов). Зона отдельных пожаров. 1,5 мин. 32 км 60 кДж/м² 291 К 160 дБ ~0,002 МПа 1·10в5 МПа 343 м/с 5 м/с "Гриб" поднялся до 10 км, скорость подъёма ~220 км/час (С. 38). Выше тропопаузы облако развивается преимущественно в ширину (С. 39). Максимальный радиус поражения незащищённой чувствительной электроаппаратуры электромагнитным импульсом. Разбиты почти все обычные и часть армированных стёкол в окнах (С. 11) в может быть фатально морозной зимой плюс возможность порезов летящими осколками. Ближе этого радиуса человек не услышит грохот взрыва из-за вре́менной потери слуха от ударной волны (0,002 МПа и более) (С. 206), 160 дБ в звук выстрела из ружья калибра 7,7 мм близко от уха 2 мин. 40 км 289 К 154 дБ 0,001 МПа 3·10в6 МПа 341 м/с 2,34 м/с Скорость роста гриба ~200 км/ч, скорость воздуха в столбе невысоко от земли 460 км/ч (С. 94), столб движется уже не столько от начального импульса, сколько от движения ветров к эпицентру и выдавливания воздуха вверх (типа кумулятивного эффекта). Среднее разрушение обычного и слабое разрушение армированного остекления. Разбиты 1 % всех стёкол или 2 стекла на 10 человек (С. 195). Звук ударной волны 150 дБ соответствует шуму при взлёте ракеты Сатурн-5 или Н-1 на расстоянии 100 м. 2,5 мин. 48 км 289 К 143 дБ 0,00028 МПа Возможно выбивание стёкол в окнах (С. 128, 621) 0,02 % от общего числа (С. 196). Звук 140в150 дБ в шум рядом со взлетающим самолётом, 140 дБ в максимальная громкость на рок-концерте. 4 мин. 85 км 40 кДж/м² 289 К 130 дБ менее 0,0001МПа менее 341 м/с С этого расстояния при хорошей видимости выросший и зависший на 2в3 секунды перед началом подъёма огненный шар похож на большое неестественно яркое белое Солнце у горизонта, а в момент первого максимума (0,001 с) вспышка в 30 раз ярче полуденного светила(С. 34),(С. 25), может вызвать ожог сетчатки глаз, прилив тепла к лицу(С. 423). Подошедшая через 4 минуты ударная волна, если её направление совпадает с ветром, может сбить с ног человека, побить стёкла в окнах и поломать непрочные конструкции (как было на испытании РДС-37). В общем же случае она теряет оглушающую и разрушающую силу и вырождается в громоподобный звук, слышимый за сотни километров. «Гриб» поднялся свыше 16 км, скорость подъёма ~140 км/час (С. 38). 8 мин. 165 км 288 К в 340 м/с Вспышка не видна за горизонтом, зато видно сильное зарево и затем огненное облако. Выросший «гриб» на таком расстоянии на пределе вилимости, он прекращает подъём, его высота 18в24 км, из них облако 9 км в высоту и 20в30 км в диаметре (С. 39, 94), (С. 48), (С. 23), своей широкой частью оно «опирается» на тропопаузу (С. 41). Ветер к эпицентру утихает, пылевой столб высотой ок. 10 км останавливается и начинает распад и осаждение. 20 мин. 410 км 340 м/с На таком расстоянии виден только отблеск на небе; звук взрыва не слышен, но пройдёт беззвучная воздушная волна (наподобие волны в океане), уходящая ещё на многие тысячи км (С. 67). Через 20 минут в облаке прекращается тороидальное вращение (С. 31). Вес водяного пара, заброшенного в стратосферу, порядка нескольких десятков тысяч тонн (С. 31). Осевший столб накрывает пылью район протяжённостью в несколько километров. Грибовидное облако наблюдается около часа или более, пока не развеется ветрами и не перемешается с обычной облачностью (С. 40). Условия в сфере: темп-ра давление плотность пробег света Время Ярк-ть и цвет вспыш- ки Рассто- яние Радиац. Световой импульс УСЛОВИЯ Темпера- тура Пробег света Звук В УДАРНОЙ Давление фронта отражения напора Плотность ВОЛНЕ Скорость фронта ВремявЉ• Скорость напора Время Примечания Примечания Наземный контактный взрыв Помимо теории, эффектов и возможных разрушений в этой таблице затронуты вопросы защиты от ядерного взрыва. По источнику(С. 34, 35) добавлено давление волны затекания в колодцеобразный вход в глубокое подземное сооружение с одним интересным явлением: чем выше давление ударной волны на поверхности, тем больше разница его и давления затекания. Явление объясняется тем, что более мощная ударная волна имеет больше скорость и быстрее проскакивает над входом, не успевая затечь в него в полную силу. Это в отдельных случаях позволяет не ставить на входе защитных устройств в давление упадёт само. Защитные двери понадобятся внутри, но уже менее прочные. Действие наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте Время Рассто- яние Давление Давление затекания Смещение Радиоакт. заражение Защита земля, бетон Примечания в10в4 c 0 м Бомба (боеголовка) касается поверхности земли, срабатывает контактное взрывное устройство. За время от касания до термоядерного взрыва она успевает углубиться в грунт на несколько дециметров. 0 с 0 м Начало термоядерных реакций. < 10в7 c 0 м ~108 МПа в 200в300 м Окончание реакции, начало разлёта вещества бомбы. Глубина воронки в этом месте будет ~40в50 м, грунт необратимо деформируется на глубину ~100в200 м в зависимости от породы (3в4 глубины воронки) (С. 28, 227). Шахтная пусковая установка под эпицентром взрыва 0,2в1 Мт возможна в грунте на глубине от 300 до 900 м(С. 70). Защитное сооружение возможно в однородном граните на глубине 100в200 м в виде подземного сооружения с амортизацией(С. 29), и 300в400 м в обычной горной выработке с креплением и без амортизации; в скальной породе но под слоем ~200 м мягкого грунта на глубине от 300 м. Радиоактивное заражение на высоте 1 м в воронке и её окрестностях в первые 1в2 часа после взрыва составит около 0,01в0,25 Гр/с (1в25 рентген/с), снижающийся затем по закону радиоактивного распада: например в эпицентре взрыва 400 кт через 2 часа 0,1 Гр/с, через сутки 0,01, 2 сут. ~0,002, 5 суток 0,0002 Гр/с (С. 516, 517),(С. 340),(С. 59в60). 10в7c 12 м в 200в300 м Энергия взрыва в нижней части трансформируется в изотермическую полусферу испарившегося грунта радиусом 1,5в2 м. В грунт на начальном этапе передаётся ~7 % всей энергии взрыва, но в дальнейшем эта доля уменьшается до 2,5 % за счёт переизлучения большей части энергии в воздух и выброса нагретого грунта из эпицентральной области(С. 23, 198). Разогретый до 10 млн градусов грунт начинает взрывное испарение и разлёт. 1,7·10-7 c 25 м 200в300 м Вторая стадия воздействия на грунт: пары бомбы ударяют по его поверхности со скоростями порядка 100в1000 км/с, температура в зоне контакта св. 10 млн °C(С. 23). А на поверхности растёт изотермическая полусфера светящегося воздуха. 10в6c 34 м 13 000 МПа Полусфера: радиус 34 м, температура 2 млн. К, скорость воздуха ~1 км/с; облако паров бомбы на поверхности: радиус 2 м, температура 4 млн. К, давление 107МПа, скорость 1000 км/с (С. 120), толщина прогретого излучением грунта ~0,5в1,5 м, тепловая волна в грунте переходит в ударную волну (С. 196). 10в6в10в3 c Ударные явления в грунте описываются законами гидродинамики: грунтовую ударную волну давлением 50 000в107 МПа формируют испарённые и расширяющиеся массы земли, дополнительно разогнанные парами бомбы и идущие со скоростями выше скорости звука в грунте. Порода при сверхзвуковом ударе ведёт себя как идеальная жидкость и прочность породы при этом не оказывает влияния на волну. 2·10-5 c Грунтовая ударная волна испаряет и плавит землю в радиусе 20в30 м (С. 224),, выброс испарений снижает температуру в центре огненной полусферы в 10 раз и более в сравнении с окраинами (С. 200),. Всего испаряется ~20 тыс. тонн грунта (куб высотой 20в25 м). 0,0001c ~50 м 3000 МПа 200в300 м Ударная волна уходит в глубину, развивая воронку и эжектируя в воздух (как из сопла ракетного двигателя) конусообразный скоростной поток испарённого, расплавленного и размолотого грунта. Появляются сейсмовзрывные волны в грунте, уходящие от будущей воронки. Формирование воздушной ударной волны (С. 198). Величина энергии в приповерхностной области около 1 %, а во всём нижнем полупространстве ~2,5 %; остальные 97,5 % всей энергии взрыва в в огненной полусфере (С. 200). С этого радиуса сухой грунт уносится со скоростью 430 м/с (С. 238). 0,0005 с 75 м 2500 МПа 250 МПа (С. 34) Огненная полусфера: температура ~500 000 К, нижняя полусфера: радиус ~10 м, давление до 40 000 МПа, температура до 3000 К (по данным для 500 кт (С. 203). 0,001в0,002 с 1000 МПа 120 МПа Поздняя стадия несжимаемого течения, свойства грунта начинают оказывать влияние на динамику развития воронки, скорость её роста заметно снижается, а ударная волна переходит в волну сжатия или сейсмовзрывную волну. Растущая воронка в это время имеет примерно полукруглую форму, её радиус 40в50 % окончательного. Часть грунта вдавливается в массив и затем частично отпружинивает обратно. Формируется максимальная глубина воронки, далее растёт только радиус, так как поверхностный окраинный грунт меньше сопротивляется выдавливанию и выбросу, чем глубинный массив. Выброшенный грунт образует конус разлёта (грунтовый «ус» или султан выброса) под углом 40в60° со скоростями ~10²в10³ м/с (основная масса до 100 м/с) (С. 136, 222, 232),. 0,0015с ~100 м ~750 МПа 100 МПа гранит 6 м 200 м Здесь будет граница воронки в скале глубиной в эпицентре до 40 м(С. 227),. В этом радиусе на глубине 40 м давление ~200МПа, порода смещается в сторону на ~5 м с ускорением в тысячи g. Особо прочные подземные сооружения (необитаемые) при давлении до 200 МПа в гранитной скале на пределе сохранения (С. 26, 29), (С. 82, 83),. Если взрыв в сухом наносном грунте, то с этого радиуса грунт выбросится со скоростью 54 м/с (С. 238). 0,002 с 128 м 400 МПа 50 МПа аллювий 8 м 200 м Здесь будет граница воронки глубиной 47 м в сухом мягком грунте (С. 227), скорость уноса его отсюда 26 м/с (С. 234, 238). Далее без пояснений явления взрыва в этом типе грунта. 147 м Радиус зоны выброса сухого грунта 1,15R воронки (С. 238), определяет теоретический предел возможности постройки защитного сооружения неглубокого заложения, отсюда грунт будет выброшен со скоростью 17 м/с и заменён выбитым грунтом из воронки. 0,004 с 150 м 220 МПа 5 м 200 м Здесь будет гребень вокруг воронки высотой до 11,5 м (С. 227), или 0,25 глубины воронки (С. 285), состоит из кольцеобразной застывшей «волны» выдавленного грунта шириной порядка радиуса воронки и навала до 5-6 м толщиной (С. 20). 160 м 200 МПа 30 МПа 4,3 м Через 0,1 с температура ниже до 10 раз от той, что могла бы быть в этой области (~50 000 К), а спустя 1,5 с 2000 К вместо 7000 К из-за охлаждающего действия потока грунта (С. 138). Полное разрушение или сильное смещение тяжёлого убежища до 1,25R воронки(С. 297),(С. 253). 0,006 с 180 м 130 МПа 3/5 м Плотность грунта в навале ~0,7в0,8 ненарущенного грунта (С. 227). 0,007 с 190 м 110 МПа 15 МПа 2,5/4 м Деформация и разрывы длинных гибких конструкций на умеренной глубине (трубопроводы) 1,5R воронки(С. 297),(С. 253). 0,008 с 200 м 90 МПа 14 МПа 1,7/3 м Навал грунта из воронки толщиной 4,8 м (С. 227). Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в скальных породах (волна сжатия в породе от 10 ГПа до 10в100 МПа), где будет наблюдаться полное или сильное разрушение строительных конструкций подземного сооружения (С. 55). 0,01 с 220 м 60 МПа Граница воронки в водонасыщенном грунте ~1,7R воронки в сухом грунте. Предел защищённости ШПУ в скальном грунте 50 МПа. ~0,01в8,4 с 50в0,035 МПа При определённых условиях (летний период, открытая местность, пыльная поверхность, асфальт, сухая трава, пустыня, степь) из-за нагрева приземного воздуха под действием вспышки и изменения его свойств ударная волна у поверхности бежит быстрее, чем основной фронт: появляется скачок-предвестник (аномалия ударной волны, вспомогательная волна)(С. 36, 62),(С. 153), (С. 143), (С. 34). Растущая полусфера наземного взрыва похожа на круглую шляпу, а её короткие кучерявые поля и есть названная аномалия. В дальнейшем до расстояний 2в3 км размеры её становятся больше, а в случае высокого воздушного взрыва явление выражено резче, но здесь из-за свечения оно наиболее наглядно. В разрушении подземных объектов эффект вреден: он приводит к потере давления фронта (до 2-х раз), но зато возрастает давление (до 5 раз) и импульс скоростного напора (С. 182), то есть энергия удара переходит в энергию ветра за фронтом, способного далеко отбросить наземные объекты (напр. танки). Поднимаемые этим скачком клубы пыли затемняют нижнюю часть огненной полусферы и уменьшают силу светового поражения. 0,015 с 250 м 40 МПа 7 МПа 0,5/1 м 150 м За доли секунды до прихода границы огненной полусферы в нескольких сотнях метров (~400в700 м при сравнении со взрывом 10,4 Мт) от центра дошедшее гамма-излучение продуцирует электромагнитный импульс с напряжённостью на уровне ~100в1000 кВ/м. Импульс может вывести из строя незащищённое электрооборудование внутри бункеров, ракетных шахт и кабельные линии между ними, а также вызвать разряды молний, бьющих от земли вверх перед приходом границы огненной полусферы (С. 5, 7, 11), (С. 39). До 2R воронки: повреждение внутреннего оборудования тяжёлого убежища (С. 253), незначительные деформации, иногда разрывы трубопроводов(С. 297),(С. 253). 0,025 с 300 м 23 МПа 4,5 МПа 0,2/0,5 м 70 м Навал грунта толщиной 0,7 м (С. 227). Сильное и полное разрушение долговременных железобетонных фортсооружений (ДОТ) (РДС-6с 400 кт на дистанциях 200в500 м (1,5в30 МПа) (С. 76)). 320 м 20 МПа 4 МПа 50-70 м Граница зоны пластических деформаций среднего грунта до 2,5R воронки (С. 277, 296), в этой области рассеивается до 70в80 % энергии, переданной грунтовому массиву или до 2 % от полной энергии наземного взрыва (С. 27). Нарушение соединений, образование небольших трещин, разрыв внешних хрупких связей в тяжёлых убежищах до 2,5R воронки. За пределами этой зоны грунтовая волна сжатия, полученная при образовании воронки, не вызывает значительных повреждений(С. 297),(С. 253), на первый план выходит действие воздушной ударной волны и создаваемый ею сейсмический сдвиг. 0,03 c 330 м 17 МПа Ударная волна перестаёт светиться и становится полупрозрачной, через неё частично видны внутренние области огненной полусферы. Это явление наблюдается дольше, чем при воздушном взрыве. 350 м 14 МПа 50 м Предел защищиты ШПУ в среднем грунте 12в14 МПа (С. 9). Тело человека со стороны взрыва успеет обуглиться и частично испариться, а полностью развеивается с прибытием фронта ударной волны и потока плазмы. 385 м 10 МПа 2,5 МПа 42 м Нарушение герметичности соединений трубопроводов до 3R воронки(С. 297, 615),(С. 253). Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в осадочных породах (волна сжатия в грунте от 10 ГПа до 0,1в10 МПа (С. 55)), граница зоны пластических деформаций (давление воздушной ударной волны 10 МПа (С. 20)), где будет наблюдаться полное или сильное разрушение строительных конструкций подземного сооружения. 0,05 с 400 м 7,5 МПа 2 МПа 0,5/0,3 м 40 м При поглощении огненной полусферой места, где сверкнула молния, на поверхности змеится светящаяся полоса (С. 5, 6). Навал грунта толщиной 0,3 м (С. 227). 0,06-0,08 с 435 м 6 МПа 1,7 МПа Температурный минимум излучения полусферы. До этого момента она росла почти так же, как сфера взрыва в воздухе, но после наземные условия начинают сказываться на дальнейшем развитии (С. 81). Предел защищённости ШПУ «Минитмен» (6в7 МПа) (С. 85). 0,09 с 470 м 5 МПа 1,5 МПа 0,5/0,3 м 30 м Граница зоны сплошного навала грунта: давление ударной волны ~5МПа (С. 20); (3в4)R воронки (С. 227). Предел прочности убежища типа метро на глубине 18 м (РДС-2 38 кт в радиусе не ближе 150 м), но входы в него будут разрушены и завалены обломками эскалаторов. В защитном сооружении котлованного типа (неглубокого заложения в осадочных породах), находящемся на грани разрушения, при давлении ударной волны 5 МПа но при взрыве мощностью 0,2 Мт из-за смещения и вибраций люди получают повреждения: крайне тяжёлые 5 %, тяжёлые 30 %, средние 20 %, лёгкие 25 %, без повреждений 20 % (С. 233). ~500 м К обычным волновым колебаниям на расстоянии ок. 4 R воронки добавляется низкочастотное движение вверх и от эпицентра длительностью ~3 сек (неизучено) (С. 25). Радиоактивный фон здесь через 2 часа составит 0,01 Гр/с (1 Р/с), через сутки ~0,001 Гр/с, 2 суток 0,0005 Гр/с, 5 суток 0,00003 Гр/с (С. 516). 600 м 4,2 МПа (С. 13) Нагрев ~5000 °C ~5 сек. Условия, в которых оказались бы защитные ворота Объекта 825ГТС (Балаклава) в случае прямого попадания расчётного заряда 100 кт в середину между входами (расстояние между ними ~0,5в0,6 км). Если не в середину, то одному из входов досталось бы сильнее. О случае прямого попадания во вход в подобное сооружение см. след. раздел. Разрушение гравитационной бетонной плотины ГЭС при взрыве в 630 м со стороны нижнего течения (С. 68в69). Полное разрушение шоссейных дорог с асфальтовым и бетонным покрытием (2в4 МПа; 4 МПа (С. 27)). 3 МПа Сильное разрушение взлётно-посадочных полос (С. 114). На первых сотнях метров незащищённый человек не успевает увидеть взрыв и погибает без мучений (время зрительной реакции человека 0,1в0,3 с, время реакции на ожог 0,15в0,2 с). 0,15 с Формирование максимального радиуса воронки 128 м, глубина её 47 м (С. 227), всего выброшено ~300 тыс. м³ (С. 285) или порядка 0,5в0,6 млн тонн грунта; на его выброс в целом расходуется ~0,1 % энергии взрыва (С. 27). Грунт в процессе полёта внутри огненной полусферы подвергается конвективной тепловой обработке: испаряется, оплавляется, из частиц его впоследствии образуются во множестве маленькие чёрные шарики спёкшегося шлака, выпадающие до десятков км от воронки до 100 штук на 1 м² (С. 649) в жаргонно названные на Семипалатинском полигоне «харитонки». 0,2 с 670 м 2 МПа 0,7 МПа 0,3/0,15м 25-30 м Огненная полусфера под действием отражённой от земли волны и потока «холодного» испарённого и выброшенного грунта искривляется и теряет круглую внутреннюю структуру. Граница зоны разлёта грунта (С. 20), 2 МПа в минимальное давление ударной волны для выброса грунта(С. 88). Полное разрушение танка 1в2 МПа (С. 31, 32). Полное разрушение подземной выработки с деревянным креплением на глубине менее 14 м (РДС-2 38 кт 222 м) (С. 315). 700 м Ударная волна оторвалась от снова разгорающейся огненной полусферы (700 м)(С. 81), при этом скачок-предвестник перестаёт излучать свет. Убежище типа метро на глубине 18 м, облицованное чугунными тюбингами и монолитным железобетоном, испытано РДС-2 38 кт на высоте 30 м на расстоянии 235 м (для 1 Мт 700 м), получило незначительные деформации, повреждения (С. 314, 315, 338). Вход в сооружение с поверхности не обычный павильон, а полузаглублённый железобетонный каземат со стенами и перекрытием ~2 м толщиной, узкими потернами (шириной ~1 м) и входом-сквозником для пропуска ударной волны мимо массивной двери. 760 м Радиация ~50 000 Гр. Нагрев ~3500 °C ~5 сек. Сильное и полное разрушение заглублённых сводчатых бетонных защитных сооружений (1,52в1,93 МПа) (С. 165). Круглые вводчатые и сферические перекрытия лучше держат удар, чем плоские при той же толщине и размере пролёта (С. 50). 800 м 1,5 МПа 25 м (С. 11) Радиация ~20 000 Гр. Сейсмовзрывная волна догоняет воздушную ударную волну: сгущение сейсмических волн и усиление волнового фронта в грунте. Разрушение железобетонной трубы диаметром 1,5 м толщиной 20 см под землёй (1,2в1,5 МПа) (С. 11). Человек превращается в обугленные обломки: ударная волна от 1,5 МПа вызывает травматические ампутации (С. 357) и отбрасывает тело на сотни метро, а догоняющая его огненная полусфера обугливает останки. 900 м 1,2 МПа 0,5 МПа (С. 7) Аналогичная ударная волна наземного взрыва Castle Bravo 15 Мт на расстоянии 7500 футов сорвала защитную дверь весом 20 тонн и порушила внутренность наземного бункера для размещения научных приборов, расположенного на соседнем острове и укрытого большой паллетный земляной насыпью (см. en:Nuclear weapon design). Проектная мощность 4в6 Мт (давление ~0,7 МПа). Сильная деформация и повреждение заглублённых сводчатых бетонных защитных сооружений (1,1в1,52 МПа) (С. 165). 1000 м 0,96в1 МПа 0,4 МПа (С. 34),(С. 13),(С. 11) Радиация ~10 000 Гр. Радиоактивный фон здесь через 2 часа 0,0001 Гр/с , 1 сутки 0,00002 Гр/с, 2 суток ~5·10в6(С. 516). Сильное повреждение ДОТ (РДС-6с 400 кт на дистанции 750 м)(С. 76)). Полное разрушение артиллерии 0,2в1 МПа(С. 32), вывод из строя танков (РДС-1 22кт на дистанции 250в300 м)(С. 654). Образование трещин в заглублённых сводчатых бетонных сооружениях, возможно повреждение входных дверей (0,83в1,1 МПа) (С. 165). 1260 м Радиус разрушения арочных бетонных плотин ГЭС при взрыве со стороны каньона (С. 68в69). 1260в1400 м 0,7 МПа 0,3 МПа 0,2/0,2м 12-25 м Граница роста огненной полусферы при наземном взрыве ~1,3в1,4 км, радиус её примерно в 1,26 раза больше, чем радус сферы при воздушном взрыве (С. 81), (С. 26), (С. 20). Нагрев до 800 °C. Радиация до 1000 Гр (С. 22). 1400 м 0,5 МПа 0,25 МПа 0,2/0,2м 12-25 м Гибель собак от ударной волны (0,5 МПа) (С. 77). Человек в 99%-я вероятность гибели только от действия ударной волны (0,38в0,48 МПа) (С. 541) (0,5 МПа), контузия внутренних органов и ЦНС (С. 207). Отброс и опрокидывание танков (0,5 МПа) (С. 47, 77). 1460 м 0,4 МПа 0,2 МПа 0,15/0,15м 7 м (С. 11) Сейсмовзрывная волна в грунте обгоняет ударную волну в воздухе; она давно потеряла свою разрушительную силу для защищённых сооружений и теперь служит звуковым и сейсмическим предвестником прихода ударной волны. Граница поверхности, покрытой коркой оплавленной земли. Граница зоны оплавления металлов. Полное разрушение железобетонных ДОТов сборного типа 0,45 МПа (РДС-2 38 кт на дистанции 500 м(С. 315, 339)(С. 58)). Остов слоистого деревоземляного защитного сооружения тяжёлого типа от ударной волны 0,42 МПа испытывает нагрузки в ~1,5 раза больше, чем от прямого попадания фугасной бомбы 100 кг (С. 43, 45) 1550 м 0,35 МПа Ударная волна отбрасывает танк на 10 м и повреждает. 1650 м 0,3 МПа (С. 11) Граница зоны камнепада ~12R воронки в мягком и 15R воронки в скальном грунте (С. 227). Радиация 500 Гр. Сильное и полное разрушение наземных сводчатых стальных защитных сооружений (0,31в0,43 МПа) (С. 165). Человек весом 80 кг в положении стоя при взрыве 0,5 Мт и отсутствии препятствий отбрасывается ударной волной 0,3 МПа на расстояние свыше 300 м с начальной скоростью свыше 575 км/ч, из них 0,3в0,5 пути (100в150 м) свободный полёт, а остальное расстояние в многочисленные рикошеты о грунт; в положении лёжа отброс свыше 190 м со скоростью 216 км/ч. Для сравнения: при взрыве 20 кт и 0,3 МПа отбрасывания меньше: стоя 130 м и 180 км/ч, лёжа 40 м и 61 км/ч(С. 227в229). Ударная волна более мощного взрыва при том же перепаде давления обладает большей глубиной и длительностью скоростного напора в успевает сильнее разогнать тела. ~1,5 c 1780 м 0,25 МПа 0,15 МПа 0,12/0,12м 3 м (С. 23) Нагрев до 200 °C. Радиация 70 Гр в 100 Гр (С. 23). Вероятность гибели человека от ударной волны ~10 % (0,25 МПа) (С. 207), ожоги 3в4 степени до 60в90 % поверхности тела, тяжёлое лучевое поражение, сочетающиеся с другими травмами, летальность сразу или до 100 % в первые сутки. Сильная деформация наземных сводчатых стальных защитных сооружений в виде выпучивания стенок внутрь (0,28в0,34 МПа) (С. 164, 165). 1,5 c и далее Султан выброса достигает высоты ~1 км и частями низвергается на землю, образуя вышеназванные слои навала грунта и зоны камнепада. Первыми обрушаются массы грунта из окраинных областей воронки, получившие меньшее ускорение, летящие более плотным потоком и в меньшей степени разрушенные; грунт из средней её части улетает дальше; камни меньше тормозятся воздухом и улетают ещё дальше. Часть грунта может быть отброшена назад движением обратной воздушной волны. Скоростной поток испарений из центральных областей выброса вместе с другими испарениями грунта и бомбы остаётся в воздухе и поднимается с облаком и пылью в стратосферу. 2 c 2000 м 0,2 МПа 0,09/0,09м 400в1000 Гр/ч 1 м Радиация 35в40 Гр(С. 22), (С. 23). Огненная «полусфера» вырастает до максимума, она уже значительно искривлена и похожа на плотный куст, верхние ветви которого, образующие как бы корону, это выбросы из воронки. Снизу световой объём затемнён клубами пыли. Повреждение вентиляции и входных дверей у наземных сводчатых стальных защитных сооружений (0,21в0,28 МПа) (С. 165). Средние повреждения танков (0,2в0,4 МПа) с отбросом на несколько метров. 2,5 c 2260 м 0,15 МПа 0,07/0,07м 1 м (С. 23)Радиация ок. 10 Гр (С. 23). Детонация пиротехнических средств (РДС-1 22 кт на дистанции 750 м) (С. 641). В радиусе ~1,5 км от центра давление снижается до 0,8 атм и несколько секунд держится на этом уровне, затем постепенно повышается; этот эффект может отжать и открыть защитную дверь в убежище и даже поднять незакреплённое бетонное перекрытие толщиной 0,9 м без дополнительной засыпки(С. 52, 53),(С. 116). Экипаж танка погибает в течение 2в3-х недель от крайне тяжёлой лучевой болезни. Человек весом 80 кг при взрыве 0,5 Мт в положении стоя отбрасывается волной на 260 м с начальной скоростью ок. 400 км/ч, лёжа соответственно 150 м и 180 км/ч(С. 229). В случае падения телом (не головой) о твёрдое препятствие со скоростью 150 км/ч и выше в 100%-я гибель (С. 288). 3,5 c 2800 м 0,1 МПа 0,08 МПа 0,05/0,05м (С. 23) В это время в районе эпицентра плотность потока излучения больше, а температура ниже (~2000 К), чем в периферийных районах светящейся области (5в6 тыс. К) (С. 138, 139). Экипаж танка в безопасности. Сильные повреждения железобетонных ДОТов сборного типа 0,95 МПа (РДС-2 38 кт на дистанции 1000 м (С. 315),(С. 58)). 3100 м 0,08 МПа Отдельные обломки породы падают на расстояниях (20в25)R воронки (С. 227). Электромагнитный импульс 6 кВ/м. 3300 м 0,07 МПа До уровня давления ~0,07 МПа после взрыва будет распространяться зона запыления и очень ограниченной видимости после взрыва(С. 117). 3600 м 0,06 МПа 6,5 c 4000 м 0,05 МПа 340в440 Гр/ч (С. 23) Радиус возможного воздействия электромагнитного импульса до 3 кВ/м на линии электропередач и нечувствительные электроприборы, не оборудованные защитой с пределом устойчивости 2в4 кВ/м. Наведённый в проводах импульс может вызвать повреждения в электроприборах на больших паллетных расстояниях от взрыва(С. 45). 4300 м 0,045 МПа На месте максимального развития предвестника (2в4 км от эпицентра) остаётся пылевой вал, сохраняющийся долгое время, медленно смещающийся от эпицентра и имеющий направление вращения, противоположное вихрю в облаке (С. 397, 398) 4500 м 0,04 МПа При взрыве в очень влажной атмосфере вокруг взрыва образуется облачный купол и последующие метаморфозы в течение 10в20 сек со стороны будут не видны. 8,4 с 4700 м 0,037 МПа Взаимодействие ударной волны с нагретым слоем воздуха заканчивается и волна-предвестник исчезает. На границе светящейся области зарождается кольцеобразный вихрь (С. 397, 398). В дальнейшем этот вихрь закрутит на себе всё облако. 4800 м 0,035 МПа Из-за воздействия поверхности земли этот процесс идёт медленнее, чем при воздушном взрыве. 5400 м 0,03 МПа Слабое повреждение танков, обрыв антенн и фар (0,03в0,05 МПа). 6000 м 0,025 МПа 128в280 Гр/ч Кольцеобразный вихрь пошёл вверх; облако, похожее на большой паллетный комок горящей ваты (С. 66), начинает отрыв от земли. 15 с 7000 м 0,02 МПа На 14-й секунде температура в облаке падает до 4000 К и начинается конденсация испарённых твёрдых веществ (С. 44, 45, 147). 8500 м 0,015 МПа Всего в воздух поднимается ~20 % общего количества радиоактивных продуктов, остальные 80 % остаются в районе взрыва. 9800 м 0,012 МПа 70в150 Гр/ч Растёт грибообразное облако, отличающееся от гриба высокого воздушного взрыва сильной загрязнённостью, большей плотностью, меньшими температурой и яркостью свечения; пылевой столб слит с огненным облаком и поток в нём движется с большей скоростью. 0,5 мин 11 100 м 0,01 МПа Поток запылённого воздуха в столбе движется в два раза быстрее подъёма «гриба», настигает облако, проходит сквозь, расходится и как бы наматывается на него, как на кольцеобразную катушку. 13 800 м 0,08 МПа В облаке сосредоточено ~90 % суммарной радиоактивности поднимаемых в воздух частиц, причём большая их часть первоначально сосредоточивается в нижней трети облака; остальные 10 % несёт в себе пылевой столб (С. 427, 428). 17 200 м 0,06 МПа Облако поднимает около 280 тыс. тонн пыли, из них 120 тыс. т первоначальный выброс пыли и испарений из воронки и 160 тыс. т конвективная составляющая: оплавление выброшенных более крупных кусков в полёте и поверхности земли в развивавшейся огненной полусфере, унос расплава и испарение (С. 138). 1 мин 20 км 0,005 МПа 29в55 Гр/ч 0,65 м Температура в облаке упала до 1500 К и в нём заканчивается конденсация испарённого грунта и остатков бомбы (С. 44, 45), по мере его дальнейшего охлаждения радиоактивные вещества осаждаются на захваченных частичках грунта. Облако поднимается до 7в8 км, центр торообразного вихря на высоте 5 км. Пылевой вал у поверхности достигает высоты до 500 м при ширине ~1,5 км, центр его сместился на расстояние ок. 4 км от эпицентра, а потоки ветров, несущих пыль к ножке гриба, вынуждены этот вал перепрыгивать(С. 406), (С. 398, 399, 402, 404). 1,5 мин 31 км 0,001 МПа 17в37 Гр/ч 0,6 м Вершина «гриба» на высоте 10 км (С. 38). Первые подземные колебания прийдут сюда через 15 с после взрыва (при средней скорости звука в породе 2000 м/с). 2 мин «Гриб» вырос до 14 км, центр кольцеобразного вихря на высоте ~10 км (С. 402). 3,1 мин Гриб вырос до 16,5в18 км, центр тора 12,5 км. Сверху облака появилась «шапка» из холодного тяжёлого воздуха, занесённого облаком из тропосферы и охладившегося во время подъёма (С. 399, 402). 4 мин 85 км 5в7 Гр/ч 0,5 м Яркая вспышка-полусфера на таком расстоянии почти вся за горизонтом, полностью видна становится уже на стадии купола и облака. «Гриб» свыше 16 км (С. 403). Верхняя часть облака просаживается под тяжестью «шапки» холодного воздуха, более нагретый кольцеобразный вихрь достигает высоты 13 км (С. 399, 400). 5 мин Центр облака прогибается вниз, верхняя кромка вихревого кольца достигает 17 км и облако приобретает форму гриба-свинушки. После этого развитие грибообразного объёма происходит не столько подъёмом нагретого вихря, сколько поведением атмосферы, выведенной из равновесия взрывом (С. 400, 403). 8 мин 165 км 0,8в2,5 Гр/ч 0,35 м Вспышка далеко за горизонтом, видно зарево и облако. «Гриб» вырос до максимальных размеров, из облака в течение 10в20 часов выпадают осадки с относительно крупными частицами, формируя ближний радиоактивный след, эффект называется раннее или местное выпадение осадков, доля их радиоактивности 50в70 % от суммарной радиоактивности осадков при наземном и 30 % при надводном взрыве (С. 427, 466). 10 мин При взрыве 0,2 Мт на воде начало выпадения осадков из облака (С. 802). 16 мин Максимум осадков при наводном взрыве 0,2 Мт (С. 802). 30 мин Окончание осадков и рассеивание облака наводного взрыва 0,2 Мт (С. 802). 1в2 ч 55в61 км ветер 25в100 км/ч 0,55 м Дальняя граница распространения зоны чрезвычайно опасного заражения (зона Г) шириной ок. 10 км по оси движения облака при ветре в статосфере ~25в100 км/ч. Уровень радиации на внешней границе на 1 ч после взрыва составляет 8 Гр/ч, через 10 ч 0,5 Гр/ч; доза излучений на внешней границе за время полного распада в середине зоны 70в100 Гр, на внешней границе 40 Гр (С. 49). 1,5в4 ч 89в122 км ветер 25в100 км/ч 0,4 м Дальняя граница зоны опасного заражения (зона В) шириной 13в16 км и общей площадью 8в10 % от всего следа раннего выпадения. Уровень радиации на внешней границе зоны через час 2,4 Гр/ч, через 10 ч 0,15 Гр/ч; суммарная доза излучения на внутренней границе 40 Гр, на внешней границе 12 Гр(С. 49),. 2,5-5,5 ч 135в207 км ветер 25в100 км/ч 0,25 м Дальняя граница зоны сильного заражения (зона Б) шириной 26в36 км и площадью 10в12 %. Уровень радиации на внешней границе зоны через час 0,8 Гр/ч, через 10 ч 0,05 Гр/ч; суммарная доза излучения на внутренней границе 12 Гр, на внешней границе 4 Гр(С. 49),. 5,5-13 ч 309в516 км ветер 25в100 км/ч Дальняя граница зоны умеренного заражения (зона А) шириной 25в100 км и площадью 78в89 % от всего следа раннего выпадения. Уровень радиации на внешней границе зоны через час 0,08 Гр/ч, через 10 ч 0,005 Гр/ч; суммарная доза излучения на внутренней границе 4 Гр, на внешней границе 0,4 Гр(С. 49),. 2 суток При коэффициенте диффузии 108см²/с горизонтальные размеры размытого облака больше 300 км (С. 148). 7 дней Размеры облака 1,5в2 тыс. км (С. 148). 10в15 дней При взрыве на широте 40° размытое облако может совершить кругосветное путешествие и вторично пройти над местом взрыва (С. 148). ~5 месяцев Эффективное время (от 3 мес. для взрыва в декабре до 8 мес. в апреле) половинного оседания радиоактивных веществ для полярной стратосферы и высот до 21 км в позднее выпадение осадков или дальний радиоактивный след, мелкодисперсные частицы выпадают на расстояниях сотни в тысячи и более км от эпицентра в основном в средних широтах. Их доля 30в50 % суммарной радиоактивности осадков наземного и 70 % надводного взрыва (С. 427, 466, 473). ~10 месяцев Эффективное время половинного оседания радиоактивных веществ для нижних слоёв тропической стратосферы (до 21 км), выпадение также идёт в основном в средних широтах в том же полушарии, где произведён взрыв (С. 473). 1 год Площадь территории в окрестностях места взрыва, непригодной для жизни с дозой 0,02 Гр в год 15 000 км²; площадь территории, опасной для длительного пребывания с дозой 1 Гр в год 130 км² (С. 78). ~5 лет Время очистки стратосферы от продуктов взрыва, время перехода радиоактивного изотопа углерода С14 в виде СО2 из тропосферы в океан (С. 140, 154). Площадь территории с дозой 0,02 Гр/год 90 км² (С. 78). 10 лет Площадь территории с дозой 0,02 Гр/год 15 км² (С. 78). ~30 лет Время перехода С14 из тропосферы в биосферу (С. 154) (?). 100 лет Площадь оставшейся территории с дозой 0,02 Гр/год 2 км² (С. 78). ~1000 лет Время осаждения С14 с поверхности океана на дно (С. 154). Время Рассто- яние Давление Давление затекания Смещение Фон радиации Защита Примечания Примечания Взрыв у входа в тоннель Рассматриваются наихудшие условия: ядерный взрыв 1 Мт у самого входа с поверхности в прямой тоннель (например метро) без поворотов и ответвлений диаметром 5в6 м с ровными стенками из бетона высокого качества, на основе (С. 28в40). Если заряд взорвётся в 2 метрах до входа, то на ударную волну в канале пойдёт в 2 раза меньше энергии. Если наоборот, внутри тоннеля, то эта энергия могла бы быть в 2 раза больше, но такое попадание заряда маловероятно. В предположении отсутствия потерь в порах и трещинах бетона, давление ударной волны могло быть на два порядка больше указанного, но и с потерями это давление в несколько раз больше, чем на тех же расстояниях при взрыве на поверхности из-за направляющего действия тоннеля и отсутствия сферического расхождения. Если вход в тоннель перекрыт достаточно мощной дверью или заглушкой (толщиной, эквивалентной 1,5 м гранита или 2 м сыпучего грунта (С. 196, 240)), на испарение которой потратится всё рентгеновское излучение мегатонного взрыва, то ударная волна, созданная разлётом испарённой двери, в глубине тоннеля будет в ~3в5 раз слабее указанного ниже. Поворот тоннеля на 30 градусов снижает давление ударной волны на 5в6 %, под прямым углом в на 10в12 %. В ответвлении под прямым углом давление ниже на 70 %. Действие наземного взрыва 1 Мт на внутренний объём тоннеля Время Рассто- яние Темпера- тура Давление Плотность Скорость вещества Примечания 0 с 0 м Бомба ложится прямо перед входом в тоннель, взрыв, выход излучения. (2-3)·10-8 с 0 м Рентгеновское излучение достигает стенок тоннеля. 10в7в10в6 с 70 м Из-за влияния тоннеля тепловая волна уходит до 70 м вместо 50 м при взрыве в воздухе и на этом расстоянии образуется воздушная ударная волна. Стенки разогреваются тепловой волной на глубину 1в10 см до 5в10 млн. К и приобретают давление несколько десятков тысяч МПа, происходит взрывное испарение прогретого слоя. (3-10)·10-6 с Испарённое вещество «ножницами» схлопывается по центру тоннеля, затем расходится, отражается, снова схлопывается уже слабеев 0,0008 с св. 100 м ~1 млн. К 50 000 МПа до 8 кг/м³ до 90 км/с И так несколько раз, формируется плазменный поток («поршень»), следующий за ударной волной в глубь тоннеля. 0,0015 с 200 м 500 тыс. К 5-8тыс. МПа до 9 кг/м³ Энергия поршня уменьшается, а масса его растёт за счёт испарения поверхности стенок и вовлечения испарений в движение. 0,002 с ~250 м 400 тыс. К 3-6тыс. МПа до 9 кг/м³ Стенки таких давлений не выдерживают и как бы разбегаются, создавая в грунте расходящиеся конусом сейсмические волны. 0,003 с ~300 м 300 тыс. К 2-4тыс. МПа до 9 кг/м³ Плазменный поршень прекращает сжатия и расширения и равномерно движется по тоннелю турбулентным потоком. 0,021 с 470 м 150 МПа 9000 м/с В началевсередине того, что осталось от тоннеля, давление неск. сот МПа. Из-за потерь энергии на трение, абляцию и испарение стенок ударная волна ослабляется до 80 %, также ослабление идёт из-за разноса стенок тоннеля. 0,044 с 570 м 10 тыс. К 40 МПа 10 кг/м³ 5500 м/с По мере накопления массы испарений поршень с максимумом плотности до 30 кг/м³ всё более отстаёт от ударной волны. 0,08 с 900 м 8000 К 20 МПа 9 кг/м³ 3в4 тыс. м/с Плотность вещества в середине до 60 кг/м³, температура в начале до 100 тыс. К. Если бы здесь был тупик (например защитная дверь), то на него вначале бы обрушилась ударная волна (параметры слева), а через 0,1 с поток начавших конденсироваться испарений с давлением 50 МПа, плотностью ~20 кг/м³, скоростью до 1 км/с и температурой 7000 °C. 1100 м 10 МПа Ударная волна прекращает рушить тоннель. 1500 м 4 МПа 2000 м 1,5-2 МПа К этому расстоянию со стенок тоннеля за счёт абляционных процессов будет унесено свыше 150 т бетона (С. 37, 38) Время Рассто- яние Темпера- тура Давление Плотность Скорость Примечания Примечания Подводный взрыв Неглубокий подводный взрыв в один из самых эффектных видов ядерного взрыва, к тому же случайный наблюдатель может увидеть взрывные эффекты в непосредственной близости с расстояния в несколько километров, не потеряв при этом зрение и не сильно пострадав от ударной волны. Смертельно опасные «сюрпризы» придут к нему только через несколько минут в виде радиоактивного тумана с дождём и волн типа цунами. Посмотрим на действие подводного взрыва 100 кт на глубине около 50 м, который соответствует приведённой глубине 1 м/т1/3, для которой есть достаточно информации: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (Операция «Перекрёстки», США) и испытание торпеды Т-5 3,5 кт на глубине 12 м (полигон на Новой Земле, СССР). Подобным образом будут выглядеть взрывы 1 кт на глубине 10 м, 1 Мт на глубине 100 м, 100 Мт на глубине около 500 м и т. д., отличаясь размерами последствий. Действие подводного взрыва 100 килотонн на глубине ~50 м в водоёме глубиной ~100 м Время Рассто- яние в воде Ударная волна в воде Рассто- яние в воздухе Ударная волна в воздухе Примечания 0 с 0 м Бомба падает в воду, погружается на глубину (торпеда выходит в заданную точку), взрыв, выход излучения. 10в7в10в6 с 0 м n·107МПа n·106 К Рентгеновское излучение формирует тепловую волну, испаряющую воду вокруг заряда; яркостная температура тепловой волны ~1000 К (С. 199), снаружи свечение похоже на свет через матовое стекло (С. 40) 3·10-6 с 1,5 м ~107 МПа Появляется ударная волна в воде, при взрыве 100 кт на глубине 50 м до расстояния 190 м (С. 747, 761) она будет распространяться по законам взрыва в безграничной жидкости (С. 199, 200), (С. 35). 0,0005с 12 м 17000МПа Радиус полного испарения воды ударной волной (С. 747) (С. 201). Тепловая волна угасает. 18 м 5500 МПа 1350 м/с Эффективный радиус испарения воды ударной волной (С. 200, 201). При переходе через критическую для воды температуру 272 °С (давление 7000 МПа) граница растущего пузыря искривляется (С. 256). до 28 м Радиус частичного испарения воды ударной волной (С. 200). Ударная волна уходит от границ пузыря, на неё уходит около 50 % энергии взрыва (С. 87), остальные 50 % несёт в себе расширяющийся пузырь. 0,01 с 50 м 1000 МПа 450 м/с Подводная ударная волна достигает поверхности. Граница пузыря в 20 м от поверхности и от дна (С. 210). Пузырь не всплывает, а во все стороны расширяется со скоростью ~1 км/с (С. 257). 70 м 700 МПа 360 м/с Ударная волна бьёт изнутри по зеркалу воды: разогнавшийся отражённой волной поверхностный слой толщиной до 0,3 м в эпицентре отрывается и образует купол из брызг с начальной скоростью центра купола ~760 м/с, почти в 2 раза выше скорости воды в уд. волне (С. 65), у поверхности появляется преломлённая воздушная ударная волна (С. 41, 97) (С. 750, 782, 783), (С. 61). 0,03 с 100 м 350 МПа 220 м/с Вслед за подводной ударной волной на поверхность выходит горб воды, выталкиваемой пузырём: купол переходит в так называемый взрывной султан, состоящий из последовательных кольцеобразных выбросов воды в виде струй и всё более мельчающих брызг. Тем временем снизу волна отражается от дна и устремляется обратно к пузырю. 150 м 200 МПа 120 м/с Султан изначально движется со сверхзвуковой скоростью 300в500 м/с (С. 257) и своим толчком создаёт вторую воздушную ударную волну (С. 750, 783). Пузырь с подходом к поверхности выталкивает новые порции глубинных вод. Корабль в эпицентре под действием ударной волны и выброса воды разрушается на мелкие части и разбрасывается в радиусе несколько км. ~0,1 с 200 м 150 МПа 100 м/с Горячие продукты взрыва прорываются через верхнюю часть султана в атмосферу, короткое время светясь и образуя облако. Поверхность начинает оказывать ослабляющее действие на подводную ударную волну (С. 761) и нужны данные для случая взрыва на приведённой глубине 1 м/т1/3 (С. 228, 230). 390 м 70 МПа 50 м/с Фронт ударной волны на поверхности практически догнал фронт на глубине 50 м и далее с небольшой погрешностью его можно рассматривать как единый на всех глубинах в данном радиусе. Радиус разрушения бетонных арочных плотин и плотин из земли или камня в наброс при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнего бьефа (С. 96). 500 м 40 МПа 26 м/с С выходом продуктов взрыва свечение их под водой и в облаке быстро исчезает. Прорыв продуктов активирует третью воздушную ударную волну (С. 748, 750). Три волны вначале движутся в нескольких десятках м друг за другом, но затем первые две поглощаются самой сильной и быстрой третьей. 580 м 30 МПа 20 м/с Радиус разрушения бетонной гравитационной плотины при подводном взрыве 100 кт со стороны верхнего бьефа (С. 96). 21 МПа 13 м/с Потопление всех типов кораблей (21в28 МПа) (С. 214). При отсутствии поверхности и дна пузырь мог бы за 15 сек вырасти до 740 м в диаметре (С. 780), но с прорывом наружу давление парогазовой смеси в нём быстро падает и рост пузыря замедляется, он переходит в U-образную воронку, движущуюся по дну; грунт со дна увлекается потоком воды и затем выбрасывается с брызгами султана в воздух. 830 м 17 МПа Из-за быстрого смещения корпуса корабля ударной волной двигатель получает тяжёлые повреждения (17,2 МПа) (С. 214). Для сравнения: при воздушном взрыве 100 кт в радиусе 900 м давление воздушной ударной волны менее 0,1 МПа (С. 278). 0,5 с 950 м 14 МПа 400 м 0,15 МПа Потопление подводных лодок и некоторых кораблей, все корабли неисправимо повреждены и обездвижены, двигатели их получают средние повреждения (от 14 МПа) (С. 214) (С. 156). 1200 м 10 МПа Энергия ударной волны при таком соотношении мощности и глубины взрыва (~1 м/т1/3) соответствует воздушному взрыву в 5 раз меньшей мощности (20 кт) (С. 157). 1500 м 7 МПа Бо́льшая часть кораблей не способна к перемещению, лёгкие повреждения двигателей (от 7 МПа) (С. 214). Обратите внимание на корабль на белом диске из пены, образованном воздушной ударной волной и см. конец первой части. 750 м 0,07 МПа В это время после пробега подводной ударной волны и перед приходом воздушной волны в воде можно увидеть «белую вспышку». Cерьёзные повреждения или потопления кораблей воздушной ударной волной (0,07в0,082 МПа) (С. 181). Сильное разрушение портовых сооружений (0,07 МПа) (С. 157). 2250 м 3,5 МПа Султан принимает столбообразную форму. При высокой влажности атмосферы за фронтом воздушной ударной волны появляется шарообразное конденсационное облако Вильсона. Корабли: повреждение лёгкого внутреннего оборудования (водн. 3,5 МПа) (С. 214). 2 с 3500 м 1,5 МПа 1280 м 0,04 МПа Султан достигает высоты свыше 1500 м, продолжая расширение (С. 95, 302, 304). Пузырь, перешедший в воронку, выбрасывает последние нижние брызги султана и выталкивает воду, борта воронки становятся огромной волной высотой около 100 м. Умеренные повреждения кораблей (возд. 0,04 МПа) (С. 214). 3÷4 с 5 км 1 МПа 1,9 км 0,028 МПа Первая волна одиночного длинного типа кольцом движется от эпицентра, воронка диаметром около полукилометра снизу заполняется водой. Конденсационное облако быстро расширяется. Мелкие повреждения палубных построек (возд. 0,028 МПа) (С. 214). Водная ударная волна уже не разрушает технику, но может погубить пловцов. 3,7 км 0,014 МПа Значительные разрушения портовых сооружений, складов (0,014 МПа) (С. 157). В дальнейшем на первый план выходят поднятые в воздух радиоактивные брызги и волны поверхности воды. 5 км 0,01 МПа Выросшее облако Вильсона выглядит впечатляюще и чрезвычайно преувеличивает размеры гриба, но как поражающий фактор носит скорее психологический эффект. Если в радиусе 300в400 м на пути выхода последних брызг стоял большой паллетный и тяжёлый корабль, то султан будет иметь зияющий тёмный провал (см. рис.). Корабль же с брызгами не взлетит, а только подбросится водой, и затем провалится в воронку и затонет, разбитый ударной волной. Время Радиус волны воды Высота волны воды Радиус базисной волны Виды и схемы Примечания 10в12 с Султан достигает высоты ~3 км, диаметра 1 км с толщиной стенок 150 м и начинает обрушение. Воздушно-капельная масса султана не столько падает в море, сколько растекается в стороны, появляется базисная волна (не путать с волнами воды на поверхности). Радиоактивная туманная волна с примесью ила со дна моря начинает рост и расширение (С. 96). 12 с 550 м 54 м 800 м Наружные части султана в виде остроносых струйных скоплений брызг лавинообразно спускаются. Базисная волна ширится и движется со скоростью 220 км/ч (С. 96), вращаясь в противоположную сторону. Волна поверхности воды в это время не видна. Воронка заполнилась, но вода по инерции продолжает движение и в эпицентре растёт водяной холм. 20 с 600в800 м 32 м 1 км 1 Гр/с Из верхнего облака массово выпадают крупные капли воды со скоростью 15 м/с. С уходом наружных брызг султан утоньшается до диаметра 610 м и теперь представляет собой одну туманную видимость, а базисная волна ещё больше наращивает объём, достигает высоты 300 м и движется всё больше по ветру со скоростью 165 км/ч (С. 97). Водяной холм в эпицентре опадает: появляется следующая кольцевая волна и впадина. Впадина заполняется и так далее, каждая новая волна имеет всё меньшую высоту. 1 мин. 1,9 км 13 м 2,5 км 0,05 Гр/с Кольцо базисной волны высотой 400 м отделилось от столба и окончательно идёт по ветру со скоростью 80 км/ч. Радиоактивность базисной волны быстро падает из-за разрежения, выпадения осадков и распада радионуклидов (С. 98). 2,5 мин. 3 км 5,5 м ~4 км 0,01 Гр/с Базисная волна отрывается от поверхности воды и представляет собой низкое изливающее осадки облако высотой 600 м, движущееся со скоростью 33 км/ч. Радиоактивность базисной волны в 20 раз ниже уровня 1-й минуты. Облако султана сливается с остатками обесформившегося столба и также сбрасывает дождь (С. 98). Суммарная доза радиации в радиусе 4 км до 10 Гр (100 % смерть), 90 % дозы создаётся в первые полчаса (С. 246). 4,8 км 4,1 м Максимальная высота волны от впадины до гребня при взрыве 100 кт на средней глубине в водоёме с одинаковой глубиной 120 м (С. 306). Облако султана развеивается ветром. 5 мин 6,4 км 3 м св. 5 км 0,001 Гр/с (С. 306). Через 5 мин. облако базисной волны начинает рассеиваться (капельная взвесь высыхает), но продукты взрыва ещё некоторое время остаются в воздухе (С. 99) и невидимое радиоактивное облако может быть замечено только приборами, суммарная доза на расстояниях до 5в10 км 1в4 Гр (С. 246). 11 км 2 м (С. 306). На образование волн ушло 0,3в0,4 % энергии взрыва, из них больше половины на первую волну (С. 102). 15 км 1,5 м (С. 306). 24 км 1 м (С. 306). С выходом к берегу волна может увеличить высоту в несколько раз, например при глубине мелководья 2 м высота волны 3 м (С. 102). 25 мин 50 км 0,5 м (С. 306). Время Радиус волны Высота волны Радиус облака Виды и схемы Примечания Примечания Подземный взрыв Рассмотрим подземный камуфлетный взрыв, который хотя и не имеет военного применения из-за недостижимой глубины, но зато единственный вид ядерного взрыва, который человек может безнаказанно применять для хозяйственных и научных нужд в пределах сегодняшнего ареала обитания. Возьмём для примера гранит, как среду, хорошо передающую сейсмовзрывные волны, и заряд 1 кт на глубине камуфлетного взрыва (свыше 70 м). Действие взрыва заглублённого в гранит заряда 1 кт Время Расстояние Давление Темпера- тура Скорость Примечания ~108 МПа 0,15 м св.107МПа Максимальный радиус тепловой волны в граните (0,015 м/т1/3) (С. 30, 196) ~10в7 с 0,22 м 4,5·107МПа Появляется грунтовая ударная волна (С. 240) 4,5·10-7 с 0,25 м 3·107МПа Гранит в волне ведёт себя как сжимаемая жидкость (С. 240) 10в6 с 0,295 м 2·107МПа (С. 240) Ударная волна сжимает породу в 4в5 раз (С. 190) 1,5·10-6 с 0,34 м 1,5·107МПа (С. 240) 1,5 м св.106 МПа Радиус полного испарения (0,15 м/т1/3) (С. 30, 230) 1,83 м 180000МПа 7000 м/с Средний радиус испарения. 2,3 м 137000МПа 5000 м/с Радиус частичного испарения (0,23 м/т1/3), всего испарено 71 т (С. 230, 231) ~0,01 с 2,6 м 55000 МПа Радиус ударной волны в граните, он же граница ударного плавления (0,26 м/т1/3), всего расплавлено 115 т. Порода перестаёт вести себя как сжимаемая жидкость и ударная волна переходит в волну сжатия (сейсмовзрывную волну) с постепенным подъёмом давления (С. 196, 230, 231, 240, 241) >10000МПа Радиус полиморфных фазовых переходов в породе (С. 30) 6,3 м Радиус испарения воды в трещинах (0,63 м/т1/3) (С. 231) 10 м Граница котловой полости в граните на глубине 80 м (на глубине 1 км сокращается до 4,5 м, 6 км до 2,5 м) (С. 185) 15 м 2000 МПа (С. 15) 30 м 500 МПа Граница размалывания скального грунта (С. 10) (С. 5). 40 м 300 МПа Разрушение самых прочных бункеров в граните (св. 200 МПа) (С. 15, 23). 60 м св. 100 МПа В мягких грунтах давление 100 МПа на расстоянии 40 м (С. 15, 23). 80 м 50 МПа Граница растрескивания скального грунта (С. 10), (С. 5). Сильное разрушение скальных пород (50-200 МПа) (С. 82). 20 МПа Разрушение тоннеля в граните без облицовки и крепления(С. 23). 800 м Зона необратимых деформаций(С. 5). Время Расстояние Давление Темпера- тура Скорость Примечания Примечания Использованная литература См. также Нейтронное оружие Термоядерное оружие Ядерное оружие Поражающие факторы ядерного взрыва Ядерная зима Ядерный паритет Факел (взрыв) Примечания Источники Сайт «Ядерное оружие. Полная энциклопедия» Ф. Ю. Зигель Сокровища звёздного неба Шкловский Звёзды, их рождение, жизнь и смерть Скрягин Л. Как пароход погубил город, М.: Транспорт