Введение
Тип и степень повреждений, вызванных ядерным оружием
Воздействие ядерного взрыва на непосредственное окружение обычно значительно более разрушительно и многогранно, чем воздействие обычных взрывчатых веществ. В большинстве случаев энергия, высвобождаемая ядерным оружием, взорванным в нижних слоях атмосферы, может быть приблизительно разделена на четыре основные категории:
взрыв и ударная волна: 50% от общей энергии;
тепловое излучение: 35% от общей энергии;
ионизирующее излучение: 5% от общей энергии (больше в нейтронной бомбе);
остаточное излучение: 5–10% от общей энергии, зависящее от мощности взрыва. В зависимости от конструкции оружия и места его подрыва, энергия, распределяемая по любой из этих категорий, может быть существенно больше или меньше. Физический эффект взрыва создается взаимодействием огромных количеств энергии, охватывающих электромагнитный спектр, с окружающей средой. Окружающая среда взрыва (например, подводный, наземный, воздушный или внеатмосферный) определяет, какая часть энергии направляется на формирование взрывной волны, а какая – на излучение. В целом, окружение бомбы более плотными средами, такими как вода, поглощает больше энергии и создает более мощные ударные волны, одновременно ограничивая зону поражения. Когда ядерное оружие окружено только воздухом, смертельные взрывные и тепловые эффекты пропорционально быстрее нарастают, чем смертельные эффекты излучения с увеличением взрывной мощности. Эта волна распространяется быстрее скорости звука. Механизмы физического повреждения, вызываемые ядерным оружием (взрыв и тепловое излучение), идентичны механизмам обычных взрывчатых веществ, но энергия, выделяемая при ядерном взрыве, обычно в миллионы раз больше на единицу массы, а температура может кратковременно достигать десятков миллионов градусов. Энергия ядерного взрыва первоначально высвобождается в нескольких формах проникающего излучения. При наличии окружающих материалов, таких как воздух, горные породы или вода, это излучение взаимодействует с ними и быстро нагревает их до температуры равновесия (то есть до температуры, равной температуре топлива, питающего взрыв). Это приводит к испарению окружающего материала и его быстрому расширению. Кинетическая энергия, создаваемая этим расширением, способствует формированию ударной волны, которая сферически распространяется от центра взрыва. Интенсивное тепловое излучение в гипоцентре формирует ядерный огненный шар, который, при достаточно низкой высоте взрыва, часто сопровождается грибовидным облаком. При взрыве на большой высоте, где плотность атмосферы низкая, большая часть энергии высвобождается в виде ионизирующего гамма-излучения и рентгеновских лучей, чем в виде ударной волны, вытесняющей атмосферу.
the blast and shockwave: 50% of total energy
thermal radiation: 35% of total energy
ionizing radiation: 5% of total energy (more in a neutron bomb)
residual radiation: 5–10% of total energy with the mass of the explosion. Depending on the design of the weapon and the location in which it is detonated, the energy distributed to any one of these categories may be significantly higher or lower. The physical blast effect is created by the coupling of immense amounts of energy, spanning the electromagnetic spectrum, with the surroundings. The environment of the explosion (e. g. submarine, ground burst, air burst, or exo atmospheric) determines how much energy is distributed to the blast and how much to radiation. In general, surrounding a bomb with denser media, such as water, absorbs more energy and creates more powerful shockwaves while at the same time limiting the area of its effect. When a nuclear weapon is surrounded only by air, lethal blast and thermal effects proportionally scale much more rapidly than lethal radiation effects as explosive yield increases. This bubble is faster than the speed of sound. The physical damage mechanisms of a nuclear weapon (blast and thermal radiation) are identical to those of conventional explosives, but the energy produced by a nuclear explosion is usually millions of times more powerful per unit mass and temperatures may briefly reach the tens of millions of degrees. Energy from a nuclear explosion is initially released in several forms of penetrating radiation. When there is surrounding material such as air, rock, or water, this radiation interacts with and rapidly heats the material to an equilibrium temperature (i. e. so that the matter is at the same temperature as the fuel powering the explosion). This causes vaporization of the surrounding material, resulting in its rapid expansion. Kinetic energy created by this expansion contributes to the formation of a shockwave which expands spherically from the center. Intense thermal radiation at the hypocenter forms a nuclear fireball which, if the explosion is low enough in altitude, is often associated with a mushroom cloud. In a high altitude burst, where the density of the atmosphere is low, more energy is released as ionizing gamma radiation and X rays than as an atmosphere displacing shockwave.
Электромагнитный импульс
Гамма-лучи от ядерного взрыва генерируют электроны высокой энергии посредством рассеяния Комптона. При ядерных взрывах на большой высоте эти электроны захватываются магнитным полем Земли на высотах от двадцати до сорока километров, где они взаимодействуют с магнитным полем Земли, создавая когерентный ядерный электромагнитный импульс (НЭМИ), который длится около одной миллисекунды. Вторичные эффекты могут продолжаться более секунды. Импульс достаточно силен, чтобы заставить умеренно длинные металлические объекты (например, кабели) действовать как антенны и генерировать высокое напряжение в результате взаимодействия с электромагнитным импульсом. Это напряжение может вывести из строя неэкранированную электронику. Известных биологических эффектов от НЭМИ не обнаружено. Ионизированный воздух также нарушает радиосвязь, которая обычно отражается от ионосферы. Электронику можно защитить, полностью обернув её проводящим материалом, таким как металлическая фольга, хотя эффективность экранирования может быть неидеальной. Правильная экранировка – сложная задача из-за большого количества задействованных переменных. Полупроводники, особенно интегральные схемы, крайне чувствительны к воздействию НЭМИ из-за близости PN-переходов, но это не относится к вакуумным лампам (или клапанам), которые относительно устойчивы к НЭМИ. Клетка Фарадея не обеспечивает защиты от НЭМИ, если размер ячеек её сетки не меньше самой короткой длины волны, излучаемой при ядерном взрыве. Крупные ядерные боеприпасы, детонирующие на больших высотах, также вызывают геомагнитно-индуцированные токи в очень длинных электрических проводниках. Механизм генерации этих геомагнитно-индуцированных токов принципиально отличается от импульса, вызванного гамма-лучами и генерируемого электронами Комптона.
Радарное отключение
Тепло взрыва приводит к ионизации воздуха вблизи эпицентра, формируя огненный шар. Свободные электроны в огненном шаре воздействуют на радиоволны, особенно в диапазоне низких частот. Это вызывает потерю проницаемости для радаров значительной части неба, особенно работающих на частотах VHF и UHF, что характерно для радаров дальнего обнаружения и раннего предупреждения. Эффект менее выражен для более высоких частот в микроволновом диапазоне и имеет меньшую продолжительность – его интенсивность и диапазон затронутых частот уменьшаются по мере охлаждения огненного шара и рекомбинации электронов с ядрами. Второй эффект подавления сигнала обусловлен излучением бета-частиц продуктами деления. Они способны распространяться на большие расстояния, следуя линиям магнитного поля Земли. Достигая верхних слоев атмосферы, они вызывают ионизацию, аналогичную той, что создается огненным шаром, но на большей площади. Расчеты показывают, что одного мегатонны деления, что типично для двухмегатонной термоядерной бомбы, достаточно для создания бета-излучения, способного подавить радиолокационное обнаружение на площади в течение пяти минут. Тщательный выбор высоты и места взрыва позволяет добиться крайне эффективного эффекта радиолокационного ослепления. Вблизи точки взрыва интенсивность нейтронов превышает интенсивность гамма-излучения, однако с увеличением расстояния отношение нейтронного потока к гамма-потоку уменьшается. В конечном итоге, вклад нейтронного излучения в начальное излучение становится пренебрежимо малым по сравнению с гамма-компонентой. Дальность распространения значительных уровней начального излучения существенно не увеличивается с ростом мощности оружия, и, следовательно, начальное излучение становится менее опасным при увеличении мощности. При использовании оружия большей мощности, свыше 50 кт (200 ТДж), эффекты взрыва и теплового излучения становятся доминирующими, и воздействие начального излучения можно не учитывать. Нейтронное излучение вызывает трансмутацию окружающего вещества, часто приводя к его радиоактивному заражению. В сочетании с радиоактивной пылью, выбрасываемой самой бомбой, это приводит к значительному выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду. Эта форма радиоактивного загрязнения известна как ядерные осадки и представляет собой основную опасность воздействия ионизирующего излучения при применении крупнокалибурного ядерного оружия. Конструктивные особенности ядерного оружия также влияют на интенсивность нейтронного излучения: бомба пушечного типа, сброшенная на Хиросиму, выделяла значительно больше нейтронов, чем имплозионная бомба мощностью 21 кт, сброшенная на Нагасаки, поскольку легкие ядра водорода (протоны), преобладающие в молекулах тротила (окружающих ядро бомбы Нагасаки), эффективно замедляли нейтроны, в то время как более тяжелые атомы железа в стальном носовом обтекателе бомбы Хиросимы рассеивали нейтроны, поглощая лишь небольшую часть их энергии. Ранние эксперименты показали, что обычно большая часть нейтронов, высвобождаемых в каскадной цепной реакции деления бомбы, поглощается корпусом бомбы. Создание корпуса из материалов, пропускающих, а не поглощающих нейтроны, могло бы значительно повысить летальность бомбы для людей за счет воздействия нейтронного излучения. Это одна из особенностей, использованных при разработке нейтронной бомбы.
Землетрясение
Сейсмические волны давления, возникающие при взрыве, могут снимать напряжение в соседних плитах или иным образом спровоцировать землетрясение. Подземный взрыв концентрирует эту волну давления, что повышает вероятность локального землетрясения. Эти волны, первая и самая быстрая из которых эквивалентна P-волне при обычном землетрясении, могут помочь определить место проведения испытания. За ними следуют S-волны и волны Рэлея, которые в большинстве случаев могут быть зафиксированы сейсмическими станциями по всему миру. Сравнение с данными о реальных землетрясениях позволяет оценить мощность взрыва с помощью дифференциального анализа, моделируя амплитуды высокочастотных (>4 Гц) телесейсмических P-волн. Однако, согласно теории, ядерный взрыв современной мощности не может вызвать разрыв в разломе и спровоцировать крупное землетрясение на расстоянии более нескольких десятков километров от эпицентра.
Резюме последствий
В следующей таблице приведены наиболее важные последствия одиночных ядерных взрывов при идеальных, ясных погодных условиях. Такие таблицы рассчитываются на основе законов масштабирования ядерного оружия. Передовые компьютерные модели реальных условий и их влияния на ущерб современным городским районам показали, что большинство законов масштабирования слишком упрощены и склонны переоценивать эффекты ядерного взрыва. Это связано с тем, что обычно используются только упрощенные и неклассифицированные законы масштабирования, которые, для упрощения расчетов и уменьшения длины уравнений, не учитывают важные факторы, такие как изменение топографии местности. Законы масштабирования, использованные для создания приведенной ниже таблицы, предполагают, в частности, идеально ровную местность, отсутствие экранирующего эффекта городской застройки (например, затенения небоскребами) и отсутствие усиления эффекта от отражений и распространения ударной волны по городским улицам. Для сравнения, на графике ниже показано, что наиболее вероятное ядерное оружие, которое будет применено против городов-целей в глобальной ядерной войне, имеет мощность менее одного мегатонны. Оружие мощностью от 100 до 475 килотонн является наиболее многочисленным в ядерных арсеналах США и России; например, боеголовки, оснащающие российскую баллистическую ракету подводных лодок "Булава" (SLBM), имеют мощность 150 килотонн. Примерами американского оружия являются боеголовки W76 и W88, причем боеголовки W76, имеющие меньшую мощность, более чем в два раза превосходят W88 по численности в ядерном арсенале США.
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
+ Эффекты Взрывная мощность / высота взрыва 1 кт / 200 м 20 кт / 540 м 1 Мт / 2,0 км 20 Мт / 5,4 км
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
Взрыв — эффективный радиус поражения на земле, GR / км
Полное разрушение городских районов 0,2 0,6 2,4 6,4
Разрушение большинства гражданских зданий 0,6 1,7 6,2 17
Умеренный ущерб гражданским зданиям 1,7 4,7 17 47
Железнодорожные вагоны сорваны с рельсов и раздавлены (62 кПа; значения для других мощностей, кроме 20 кт, экстраполированы с использованием закона кубического корня) ≈0,4 1,0 ≈4 ≈10
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
Тепловое излучение — эффективный радиус поражения на земле, GR / км
Ожоги четвертой степени, возникновение пожаров 0,5 2,0 10 30
Ожоги третьей степени 0,6 2,5 12 38
Ожоги второй степени 0,8 3,2 15 44
Ожоги первой степени 1,1 4,2 19 53
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
Эффекты мгновенного ядерного излучения — эффективная наклонная дальность1 SR / км
Летaльная2 суммарная доза (нейтроны и гамма-лучи) 0,8 1,4 2,3 4,7
Суммарная доза для острой лучевой болезни2 1,2 1,8 2,9 5,4
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
1 Для эффектов прямого излучения здесь показана наклонная дальность, а не дальность на земле, поскольку для некоторых высот взрыва некоторые эффекты не наблюдаются даже в эпицентре. Если эффект возникает в эпицентре, дальность на земле может быть вычислена на основе наклонной дальности и высоты взрыва (теорема Пифагора).
2 "Острая лучевая болезнь" здесь соответствует общей дозе в один грей, "летaльная" — в десять греев. Это лишь приблизительная оценка, поскольку биологические факторы здесь не учитываются.
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
Дополнительные осложнения вносят сценарии глобальной ядерной войны, аналогичные тем, что существовали во время холодной войны, когда крупные стратегически важные города, такие как Москва и Вашингтон, скорее всего, будут подвергнуты многократному поражению с использованием нескольких независимо наводимых боеголовок малой мощности в конфигурации кассетной бомбы или "вырезающего печенья". Сообщалось, что в период наивысшего напряжения холодной войны в 1970-х годах Москва была мишенью до 60 боеголовок. Концепция кассетной бомбы предпочтительнее при поражении городов по двум причинам. Во-первых, большие одиночные боеголовки гораздо легче нейтрализовать, как в плане отслеживания, так и успешного перехвата системами противоракетной обороны, чем несколько меньших боеголовок, приближающихся одновременно. Это численное преимущество боеголовок малой мощности усугубляется тем, что они, как правило, движутся с более высокой скоростью из-за меньшего и более обтекаемого размера физического блока, при условии, что конструкция ядерного оружия одинакова (исключение составляет передовая W88). Вторая причина использования кассетной бомбы или "слоистого" подхода (многократное поражение точным оружием малой мощности) заключается в том, что эта тактика, наряду с уменьшением риска отказа, также снижает мощность отдельных боеголовок и, следовательно, уменьшает вероятность значительного сопутствующего ущерба гражданским объектам вблизи целей, включая территории соседних стран. Эта концепция была впервые разработана Филиппом Дж. Доланом и другими.
1 For the direct radiation effects the slant range instead of the ground range is shown here because some effects are not given even at ground zero for some burst heights. If the effect occurs at ground zero the ground range can be derived from slant range and burst altitude (Pythagorean theorem). 2 "Acute radiation syndrome" corresponds here to a total dose of one gray, "lethal" to ten grays. This is only a rough estimate since biological conditions are neglected here. Further complicating matters, under global nuclear war scenarios, with conditions similar to that during the Cold War, major strategically important cities, like Moscow, and Washington are likely to be hit not once, but numerous times from sub megaton multiple independently targetable re entry vehicles, in a cluster bomb or "cookie cutter" configuration. It has been reported that during the height of the Cold War in the 1970s Moscow was targeted by up to 60 warheads. The reasons that the cluster bomb concept is preferable in the targeting of cities is twofold, the first is down to the fact that large singular warheads are much easier to neutralize as both tracking and successful interception by anti ballistic missile systems than it is when several smaller incoming warheads are approaching. This strength in numbers advantage to lower yield warheads is further compounded by such warheads tending to move at higher incoming speeds, due to their smaller, more slender physics package size, assuming both nuclear weapon designs are the same (a design exception being the advanced W88). The second reason for this cluster bomb, or ‘layering’ (using repeated hits by accurate low yield weapons), is that this tactic along with limiting the risk of failure, also reduces individual bomb yields, and therefore reduces the possibility of any serious collateral damage to non targeted nearby civilian areas, including that of neighboring countries. This concept was pioneered by Philip J. Dolan and others.
Другие явления
Гамма-лучи от ядерных процессов, предшествующих истинному взрыву, могут быть частично ответственны за последующий огненный шар, поскольку они способны перегревать окружающий воздух и/или другие материалы. В результате многочисленных неэластичных столкновений часть кинетической энергии осколков деления преобразуется во внутреннюю и радиационную энергию. Некоторые электроны полностью отрываются от атомов, вызывая ионизацию, другие переходят в более высокие энергетические (возбужденные) состояния, оставаясь связанными с ядрами. В течение крайне короткого времени, возможно, порядка сотой доли микросекунды, остатки взрыва состоят преимущественно из полностью и частично ионизированных атомов, многие из которых находятся в возбужденном состоянии, вместе со свободными электронами. Система немедленно излучает электромагнитное (тепловое) излучение, природа которого определяется температурой. Поскольку она составляет около 10⁷ градусов, большая часть энергии, излучаемой в течение микросекунды, приходится на область мягкого рентгеновского излучения. Так как температура зависит от средней внутренней энергии/теплоты частиц в определенном объеме, а внутренняя энергия или теплота обусловлена кинетической энергией. При взрыве в атмосфере огненный шар быстро расширяется до максимального размера, а затем начинает остывать, поднимаясь вверх под действием силы Архимеда, подобно воздушному шару. В процессе этого он приобретает форму вихревого кольца с раскаленным материалом в ядре вихря, что видно на некоторых фотографиях. Этот эффект известен как "грибовидное облако". При взрыве ядерных бомб иногда наблюдаются электрические разряды, подобные молниям. На фотографиях ядерных взрывов часто видны дымовые следы, которые не являются результатом самого взрыва, а оставлены зондирующими ракетами, запущенными непосредственно перед детонацией. Эти следы позволяют наблюдать обычно невидимую ударную волну взрыва в моменты, следующие за взрывом. Тепло и поднятые в воздух обломки, созданные ядерным взрывом, могут вызывать осадки; считается, что обломки действуют как ядра конденсации облаков. Во время городского пожара, последовавшего за взрывом в Хиросиме, были зарегистрированы капли воды размером с мраморные шарики. Это явление получило название "черный дождь" и послужило основой для книги и фильма с таким же названием. Черный дождь не является необычным после крупных пожаров и часто образуется пирокумульными облаками во время крупных лесных пожаров. Говорят, что дождь непосредственно над Хиросимой в тот день начался около 9 утра, охватывая широкую область от гипоцентра до северо-запада и продолжаясь в течение часа или более в некоторых районах. Дождь, выпавший непосредственно над городом, мог содержать продукты сгорания нейтронно-активированных строительных материалов, но не содержал значительного количества ядерных обломков или радиоактивных осадков, хотя это противоречит информации из других, менее специализированных источников. Ричарда Хэмминга попросили выполнить аналогичный расчет непосредственно перед первым ядерным испытанием, и он пришел к тому же выводу. Тем не менее, это представление сохранялось в виде слухов на протяжении многих лет и стало источником мрачного апокалиптического юмора на испытании "Троица", где Энрико Ферми заключал пари о возможности воспламенения атмосферы.
Выживаемость
Выживаемость сильно зависит от таких факторов, как нахождение в помещении или на улице, мощность взрыва, удаленность от эпицентра и, в меньшей степени, направление ветра, несущего радиоактивные осадки. Смерть весьма вероятна, а лучевая болезнь почти неизбежна, если человек окажется на открытом воздухе, без какой-либо защиты со стороны рельефа местности или зданий, в радиусе от 1-мегатонного воздушного взрыва. 50% вероятность смерти от ударной волны сохраняется на расстоянии до ~ от того же 1-мегатонного атмосферного взрыва. Чтобы подчеркнуть вариативность реальных условий и влияние укрытия, несмотря на то, что смертельная радиация и зона поражения простирались далеко за пределы ее местоположения в Хиросиме, Акико Такакура пережила последствия атомной бомбы мощностью 16 кт на расстоянии от гипоцентра, получив лишь незначительные травмы. Это было обусловлено в основном тем, что она находилась в вестибюле Банка Японии – здания из железобетона. В отличие от нее, неизвестный человек, сидевший снаружи, полностью открытый, на ступенях Банка Сумитомо, рядом с Банком Японии, получил смертельные ожоги третьей степени и, вероятно, погиб от ударной волны в течение двух секунд. При своевременном оказании медицинской помощи, доза облучения в 200 рем считается переносимой. Если группа людей подвергается воздействию дозы излучения от 50 до 59 рем (в течение 24 часов), ни у кого не разовьется лучевая болезнь. При воздействии дозы от 60 до 180 рем, у 50% людей разовьется лучевое отравление. При лечении все члены группы, получившие дозу от 60 до 180 рем, выживут. Если группа подвергается воздействию от 200 до 450 рем, большинство, если не все, заболеют. 50% из группы, получившей от 200 до 450 рем, умрут в течение двух-четырех недель, даже при оказании медицинской помощи. При воздействии дозы от 460 до 600 рем, 100% группы получат лучевое отравление. 50% из группы, получившей от 460 до 600 рем, умрут в течение одной-трех недель. При воздействии дозы от 600 до 1000 рем, 50% умрут в течение одной-трех недель. При воздействии дозы от 1000 до 5000 рем, 100% группы умрут в течение двух недель. При 5000 рем, 100% группы умрут в течение двух дней.
Влияние ядерного взрыва на людей в помещении
Исследователи из Университета Никосии смоделировали, используя вычислительную гидродинамику высокого порядка (CFD), взрыв атомной бомбы, сброшенной с типичной межконтинентальной баллистической ракеты, и вызванную им ударную волну, чтобы оценить её воздействие на людей, находящихся в укрытиях в помещениях. Они обнаружили, что в зоне умеренных разрушений ударной волны достаточно для обрушения некоторых зданий и причинения травм людям, оказавшимся на улице. Однако более устойчивые здания, такие как бетонные конструкции, могут оставаться стоять. Команда использовала передовое компьютерное моделирование для изучения того, как ядерная ударная волна распространяется внутри строящегося сооружения. Их смоделированное сооружение включало комнаты, окна, дверные проёмы и коридоры, что позволило им рассчитать скорость движения воздуха после ударной волны и определить наиболее и наименее безопасные места. Исследование показало, что высокие скорости воздуха остаются существенной угрозой и могут приводить к серьёзным травмам или даже смерти. Более того, просто нахождение в прочном здании недостаточно для обеспечения безопасности. Узкие пространства могут усиливать скорость воздушного потока, а ударная волна вызывает отражение воздуха от стен и огибание им углов. В худших случаях это может создавать силу, в несколько раз превышающую вес человека. Наиболее опасными местами в помещении, которых следует избегать, являются окна, коридоры и двери. Данное исследование вызвало значительный интерес в международной прессе.