Таблица
таблица 1
| |||
таблица 2
|
Сворачивание внутри таблиц:
| ||||||
|
то получаются очень большие отступы и рамки вокруг свёрнутых блоков нет. Что тут можно сделать? (От class=wikitable избавляться нецелесообразно, поскольку он влияет не только на отступы, но и на оформление внутри самой таблицы). Пока что всё, до чего я додумался - это скопировать из навигационной таблицы class=navbox и style="margin:auto":
| ||||||
|
Первый столбец | Второй столбец | Третий столбец |
---|---|---|
Первая строчка | Ячейка 2*1 | Ячейка 3*1 |
Вторая строчка | Ячейка 2*2 | Ячейка 3*2 |
Третья строчка | Ячейка 2*3 | Ячейка 3*3 |
Первый столбец | Второй столбец | Третий столбец |
---|---|---|
Первая строчка | Ячейка 2*1 | Ячейка 3*1 |
Вторая строчка | Ячейка 2*2 | Ячейка 3*2 |
Третья строчка | Ячейка 2*3 | Ячейка 3*3 |
Первый столбец | Второй столбец | Третий столбец |
---|---|---|
Первая строчка | Ячейка 2*1 | Ячейка 3*1 |
Вторая строчка | Ячейка 2*2 | Ячейка 3*2 |
Третья строчка | Ячейка 2*3 | Ячейка 3*3 |
Первый столбец | Второй столбец | Третий столбец |
---|---|---|
Первая строчка | Ячейка 2*1 | Ячейка 3*1 |
Вторая строчка | Ячейка 2*2 | Ячейка 3*2 |
Третья строчка | Ячейка 2*3 | Ячейка 3*3 |
Примеры эффектов атмосферного ядерного взрыва на различных расстояниях
Высотный взрыв
Примеры взрыва Hardtack Teak мощностью 3,8 мегатоны в тротиловом эквиваленте на высоте 76,8 километров на основе [лит 1] (С. 55, 56, 502)
- 1430 м — образование воздушной ударной волны[лит 2] (С. 23)
- — отделение ударной волны от огненного шара
- — максимальный диаметр огненного шара
- 48 км — прибытие ударной волны давлением менее 0,0007 МПа на поверхность[лит 1] (С. 128)
Действие высотного ядерного взрыва мощностью 3,8 Мт в на высоте 76,8 км | ||||||
Время | Диаметр огненного шара | Диаметр ударной сферы | Эффект | |||
---|---|---|---|---|---|---|
0,3 сек | 17,6 км | ![]() | ||||
1—2 с | Снизу вспышки появляется свечение, вызванное бомбардировкой электронами частиц воздуха. Это свечение принимает вид сияющей зари, разбивается на снопы и начинает вытягиваться по направлению к северному геомагнитному полюсу (эффект полярного сияния). | |||||
3,5 с | 29 км | ![]() | ||||
10-15 с. | ![]() | |||||
1 мин. | ![]() | |||||
2-3 мин. | ![]() | |||||
6 мин. | 960 км | ![]() | ||||
Продукты взрыва достигают предельной высоты несколько сот км и начинают падать. | ||||||
св. 1 часа | Через час после начала падения на высоте ок. 135 км продукты взрыва замедляются из-за роста плотности окружающего воздуха, рассеиваются на значительной площади (на расстояния до нескольких тысяч км), создают ионизацию в слое D и вызывают радиопомехи. | |||||
Время | Диаметр огненного шара | Диаметр ударной сферы | Примечания | |||
|
Примеры эффектов воздушного ядерного взрыва на различных расстояниях
Таблица составлена на основе статьи Г. Л. Броуда «Обзор эффектов ядерного оружия»[лит 4] (русский перевод[лит 2]), монографий «Физика ядерного взрыва»[лит 5][лит 6][лит 7], «Действие ядерного оружия»[лит 1][лит 8], учебника «Гражданская оборона»[лит 9] и таблиц параметров ударной волны в источниках[лит 10] (С. 183),[лит 11] (С. 191),[лит 12] (С. 16),[лит 13] (С. 398),[лит 14] (С. 72, 73),[лит 15] (С. 156),[лит 16].
Предполагается, что до 2 километров — это расстояние от центра воздушного взрыва, примеры воздействия на поверхность земли, разные предметы и живые существа предполагают высоту десятки—сотни метров. А далее — расстояние от эпицентра взрыва на наиболее «выгодной» высоте примерно 2 км для мегатонной мощности[лит 9] (С. 26)[лит 1] (С. 90—92, 114).
Время во втором столбике — на ранних стадиях (до 0,1—0,2 мсек) это момент прибытия границы огненной сферы, а в дальнейшем — 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[лит 17] (С. 474)[лит 18] (С. 65).
Вообще говоря, 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 соответствующая таблица для наземного взрыва (см. в статье Ядерный взрыв) покажет в основном эффекты взрыва при падении бомбы на землю и срабатывании контактного взрывного устройства.
Действие воздушного ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте | ||||||
Условия в сфере: темп-ра давление плотность пробег света [# 1] | Время [# 2] Ярк-ть и цвет вспыш- ки [# 3] | Рассто- яние [# 4] Радиац. [# 5] Световой импульс [# 6] | УСЛОВИЯ В УДАРНОЙ ВОЛНЕ | Примечания[# 7] | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Темпера- тура [# 8] Пробег света [# 9] | Давление фронта [# 10] отражения напора [# 11] Плотность [# 12] | Скорость фронта Время⊕ [# 13] Скорость напора Время⇒ [# 14] | ||||
Внутри бомбы темно:) 288 К | Цвет корпуса бомбы | ![]() | ||||
0 c | 0 м | Формальное начало отсчёта времени — в начале процесса термоядерных реакций (через ~10−4 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 108—n⋅107 МПа | 10−9 — 10−6c | 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 80—100 кэВ (около 1 млрд К)[лит 5] (С. 24), эти излучения в свою очередь в воздухе преобразуются в тепловую и световую энергию (Трансфер радиационной энергии[лит 19](С. 36)). Рентгеновское излучение формирует тепловую волну, которая нагревает бомбу, выходит наружу и начинает прогревать окружающий воздух[лит 5] (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⋅10−7 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 1—1,5 сек с расширением падает до 10 тыс.°C, ~5 секунд снижается до ~4—5 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 2—3 сек падает до 80 % атмосферного и затем несколько минут выравнивается, пока поднимается гриб (см. ниже). | |||
2 м | пары бомбы ~107 МПа в момент 0,001 мс | ![]() | 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[лит 5](С. 25). | |||
7,5⋅106 K 1ρ¸ 30 м | 0,9⋅10−7c ~⋅104К | 7,5 м | до 3⋅108 м/с | В промежутке от 10−8 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⋅10−7c ~⋅104К | 10 м | внутренний скачок 104—105 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⋅10−7c ~⋅104К | 12 м | 2,2⋅108 м/с | Продукты реакции и остатки конструкции заряда — пары бомбы — 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 пары будут в момент 0,034 мсек, давление их зависит от конструкции и массы заряда. Удар паров современного относительно лёгкого заряда 1 Мт разрушительно воздействует на поверхность земли только до расстояний ~10 м[лит 5] (С. 196) | ||
4⋅106 K 1ρ¸ | 1,4⋅10−7c ~⋅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 — 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⋅10−7c ~⋅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 10—20 см и диаметром несколько десятков м нагревается тепловой волной (рентгеновским излучением) до 10 млн К и полностью ионизуется[лит 5] (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 2—10 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)[лит 20] (С. 120). Внутренний скачок до 400 ГПа в радиусе 2—5 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 — максимальная высота взрыва 1 Мт, при которой в огненную сферу выбрасывается земля из воронки, выше её воронка образуется только от вдавливания грунта[лит 5] (С. 146). | |
100 ГПа 1ρ¸ | ~0,01 мс ~⋅104К | 37 м | 10 тыс. МПа | Тепловая волна в неподвижном воздухе замедляется[лит 5] (С. 151). Расширяющийся нагретый воздух внутри сферы наталкивается на неподвижный у её границы и начиная с 36—37 м появляется волна повышения плотности — 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[лит 5] (С. 152). | ||
св. 1млн. K 17 ГПа 1ρ¸ 1 м | 0,034 мс ~⋅104К | 40—43 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 8—12 м от места взрыва, пик давления до 17 000 МПа на расстоянии 10,5 м, плотность в ~4 ρ0, скорость ~100 км/с[лит 4] (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.![]() |
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[лит 5](С. 152). | ||
10000 МПа | 0,087 мс ~⋅104К | до 50 м | 4000 МПа 6,2—7ρ¸ | 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[лит 5](С. 152). 50 м — максимальная высота взрыва 1 Мт, при которой в земле образуется вдавленная воронка без выброса грунта (?)[лит 5](С. 232), при такой высоте в радиусе 100—150 м от эпицентра грунт прогревается нейтронным и гамма-излучением на глубину ~0,5 м и затем начинает температурное расширение и разлёт[# 16][лит 5](С. 211, 213). Тело человека на таких расстояниях разрушилось бы только от одной проникающей радиации. | ||
до 0,1 мс ~⋅104К | ~50 м | ~0,5—1 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[лит 5] (С. 152),[лит 2] (С. 23). До этого расстояния при надземном взрыве внутренний скачок и взрывное испарение поверхности земли сильнее воздействуют на защищённые объекты, чем поток возмущённого воздуха. ~0,1—0,2 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[лит 10] (С. 398—420). | |
285—300 тыс. К 10−3—10−4м | ? МПа ~10000 МПа ~7ρ¸ | 80—90 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 — докритическая ударная волна в плазме; внешний скачок отделяется от фронта излучения — явление гидродинамической сепарации[лит 10] (С. 415)[лит 4] (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 | 50—55 м | 160 000 К 3⋅10−5 м | 3000 МПа ~10000 МПа 7ρ¸ | 70 км/с 50 км/с | Рост светящейся сферы далее не может идти за счёт передачи энергии излучением[лит 5] (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[лит 5] (С. 25),[лит 1] (С. 79). Пары бомбы, сойдясь в центре, создают давление ~10 000 МПа при среднем давлении в сфере 2—3 тыс. МПа[лит 5] (С. 152), затем они снова разойдутся и распределятся в изотермической сфере. | |
0,36 мс и далее | 58—65 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[лит 5] (С. 152), то есть дальнейшие параметры волны могли бы наблюдаться при взрыве большой массы обычной взрывчатки. Окончательно сформировавшаяся ударная волна имеет температуру, близкую к ~100 тыс. К[лит 2] (С. 21, 22), максимально возможное давление её фронта 2500 МПа[лит 7] (С. 33). | |
0,5 мс 67 000 К | 65 м | 100 000 К 10−5 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[лит 1] (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[лит 10] (С. 415, 472). В момент 1,4 мс здесь пройдёт внутренний скачок с давлением ~400 МПа. | |
0,7 мс | 67 м | [лит 1] (С. 35). Наблюдаемая яркостная температура приближается к температуре ударной волны. Пробег света внутри сферы сокращается до сантиметров[лит 13] (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 10−5 м | 1400 МПа 5400 МПа 8,95ρ¸ | 35400 м/с 31400 м/с | Время максимума первого светового импульса[лит 2] (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[лит 10] (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[лит 10] (С. 475)[# 15]. 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 10−5 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[лит 10] (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 30—33 м[# 15] 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[лит 24] (С. 389, 654, 655). ![]() ![]() |
? мc 40 000 К | 40 000 К | 413 МПа 1850 МПа 10ρ¸ | 19340 м/с 1,5 с 17410 м/с 2,4 с | ![]() | ||
3,3 мc 30 000 К | 135 м | 30 000 К 10−4 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[лит 1] (С. 43). Внутренний скачок, пройдя всю изотермическую сферу, догоняет и сливается с внешним, повышая его плотность и образуя т. н. сильный скачок — 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[лит 2] (С. 34). | ||
0,006 c 16 000 К Ахернар | 153 м | 16 000 К 10−3 м | 130 МПа 700 МПа 11,7ρ¸ | 10780 м/с 1,5 с 9860 м/с 2,4 с | ||
200 000 K 50 МПа 0,06ρ˛ 0,1 м | 0,007 c 13 000 К | 190 м | 13 000 К 10−3 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 ~0,1—0,5 м[лит 10] (С. 241), на границе сферы порядка миллиметров[лит 10](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)[# 15] разрушила оголовки стволов, ведущих в имитации тоннелей метро под эпицентром (см. выше). Каждый оголовок представлял собой мощный железобетонный каземат на фундаменте большой опорной площади для удержания оголовка от вдавливания в ствол; сверху укрыт небольшой грунтовой насыпью. Обломки оголовков обвалились в стволы, последние затем раздавлены сейсмической волной[лит 24] (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[лит 2] (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 | ![]() | |
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 6—8 тыс. К составляет 0,1—1 м[лит 10] (С. 480), в изотерм. сфере диаметром ~200 м десятки см[лит 13] (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 | ![]() | |
~0,03—0,2 с | 5000—1000 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[лит 10] (С. 480),[лит 13] (С. 449). Радиус разрушения плотин из земли или камня внаброс[лит 7](С. 68—69). | |
85 000 K 3 МПа 0,015ρ¸ 1-2 м | 0,06—0,08 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 | ![]() |
2300 К | 5 МПа 40 МПа 13 МПа 6,4ρ¸ | 2200 м/с 1,1 с 1850 м/с 2,47 с | ||||
50 000 К 0,015ρ¸ | 0,08—0,1 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[лит 1] (С. 80, 81). Новые молекулы NO2 во фронте больше не появляются, слой диоксида азота переходит из волны в огн. шар и перестаёт экранировать излучение[лит 10] (С. 484). |
50 000 К —1800 К | 0,1 с—1 мин. | ниже 2000 К | ||||
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 10—20 с[# 17]. | |
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[лит 26](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, 1—4 с ~3000 °C, 7 с 2000 °C, 10 с 1000 °C, 20 с 25 °C[# 17]. | |
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 | ![]() ![]() | |
920 м | Максимальная высота взрыва (919 м +/-30 %), при которой будет местное выпадение радиоактивных осадков[лит 1] (С. 82) | |||||
30 000 K ~1 %ρ¸ 3 м | 0,51 c | 1000—1100 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[лит 1] (С. 81, 82)[лит 20] (С. 111),[лит 27] (С. 107),[лит 8] (С. 107). Изотермическая сфера радиусом ~600 м с потерей тепла начинает разрушаться. Нагрев до 800—850 °C на 5 с[# 17]. Эквивалент эпицентра взрыва Царь-бомбы 58 Мт на высоте 4 км[# 15], 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»[лит 1] (С. 107), здесь также лежит граница резкого понижения плотности воздуха после прохода волны[лит 27] (С. 89). При падении температуры в огненном шаре ниже 20 000 К вещества паров бомбы соединяются с кислородом и образуют окислы[лит 28] (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[лит 6] (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 0,35—0,4 МПа скорость напора становится ниже скорости звука в волне, уменьшается сопротивление обтекания встречных предметов[лит 12] (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)[лит 12] (С. 11),[лит 3]. | |
0,9 c 8—10 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 | ![]() Эквивалент эпицентра взрыва РДС-37 1,6 Мт на высоте 1550 м[# 15], в эпицентре хорошо показали себя убежища типа метро на глубинах от 10 до 50 м, животные в них остались целы[4]. | |
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[# 17]. | ||
12 000 K 0,015ρ¸ 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[лит 1] (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)[# 15]. Эквивалент района эпицентра взрыва в Хиросиме (13—18 кт на высоте 580—600 м)[# 15] для 1 Мт будет при высоте 2250 м; при давлении во фронте 0,1 МПа давление отражённой волны в эпицентре ~0,3 МПа[лит 29] (С. 28)[лит 11] (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)[лит 30][лит 9] (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 | ![]() | |
(~5000 К) 1—0,85 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 | ![]() | |
Условия в облаке [# 1] | Время Ярк-ть и цвет облака | Радиус Радиац. Световой импульс | УСЛОВИЯ Темп-ра Звук[# 18] | 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 | 0,16⇒0,49 МПа | В радиусе от 0 до 2000 м — зона регулярного отражения[лит 9](С. 25) или ближняя зона[лит 31] (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)[лит 30][лит 3]. Молниеносная форма лучевой болезни (50 Гр и выше)[лит 3], 100 % летальность в течение 6—9 суток только от радиации[лит 32](С. 69). Электромагнитный импульс имеет напряжённость электрического поля 13 кВ/м[лит 9](С. 39). | ||
700 м | 197-206дБ | 0,14⇒0,4МПа | Когда волна приходит не перпендикулярно, то на высокие наземные сооружения действуют два удара: первый сверху — фронт падающей волны (0,14 МПа), через несколько сотых долей секунды второй — отражённая от земли волна (до 0,4 МПа), идущая под углом вверх[лит 1](С. 10, 144). На подземные сооружения будет действовать один удар отражения. Разрушение ленточных фундаментов жилых зданий 0,4 МПа[лит 11] (С. 11) (не говоря уже о наземной их части). Слабое разрушение отдельно стоящих убежищ, рассчитанных на 0,35 МПа[лит 9](С. 114),[лит 3]. | |||
1000 м | 196-205дБ | 0,12⇒0,35 МПа | Вероятность гибели человека от первичного действия ударной волны около 50 %[# 19] (0,314—0,38 МПа)[лит 1] (С. 541)(0,32 МПа)[лит 33] (С. 307), практически у всех порваны барабанные перепонки (0,28-0,31 МПа)[лит 1] (С. 541). | |||
3 с | 1500 м | 194-204дБ | 0,1⇒0,3МПа | 0,3 МПа — расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий глубокого заложения метрополитена[лит 34]. Полное разрушение металлических и ж/б мостов пролётом 30—50 м 0,2—0,3 МПа[лит 3],[лит 12] (С. 27), полное разрушение убежищ в подвальных помещениях многоэтажных зданий (0,17—0,3 МПа)[лит 29] (С. 12),[лит 11] (С. 11), сильное и полное разрушение железнодорожных путей (0,2—0,5 МПа), слабое разрушение смотровых колодцев канализации и водопровода, кабельных подземных линий (0,2—0,4 МПа)[лит 12] (С. 27),[лит 3]. | ||
2000 м | 191-200дБ | 0,08⇒0,2МПа | ||||
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 | ![]() 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[# 19] человека ударной волной (0,1 МПа и более)[лит 3][лит 11] (С. 12). Разрыв лёгких ударной[лит 1] (С. 540) и звуковой волной[лит 36], 50%-я вероятность разрыва барабанных перепонок (0,1 МПа)[лит 33] (С. 206). Крайне тяжёлая острая лучевая болезнь, по сочетании травм 100 % летальность в пределах 1—2 недель[лит 32](С. 67—69),[лит 37][лит 3]. Некоторые люди внутри зданий при давлении ударной волны 0,1—0,14 МПа могут выжить (наблюдения в Хиросиме)[лит 1] (С. 612)[# 21]. Безопасное нахождение в танке[лит 35], в укреплённом подвале с усиленным ж/б перекрытием[лит 11][лит 38](С. 238) и в большинстве убежищ Г. О. Разрушение грузовых автомобилей[лит 3]. 0,1 МПа — расчётное давление ударной волны для проектирования конструкций и защитных устройств подземных сооружений линий мелкого заложения метрополитена[лит 34]. |
(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 | ![]() Полное разрушение[# 20] железобетонных зданий с большой площадью остекления 0,09-0,1 МПа[лит 3]. На расстояниях свыше 2,5 км (давление <0,1 МПа) в сильный дождь и туман давление ударной волны может упасть на 15—30 %; снегопад почти не влияет на волну[лит 5] (С. 183). | |
2800 м 1 Гр 8000кДж/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 1—1,6 Гр имеют неопасное лучевое поражение[лит 3][лит 11] (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[лит 37] (С. 52), а по сумме повреждений (плюс травмы, ожоги, завалы) в зоне свыше 0,08 МПа гибнут 98 %[лит 39]. Давление менее 0,1 МПа — городские районы с плотной застройкой превращаются в сплошные завалы[лит 12] (С. 28). Полное разрушение[# 20] деревоземляных ПРУ, рассчитанных на 30 кПа (0,08 МПа). Среднее разрушение[# 22] сейсмостойких зданий (0,08—0,12) МПа[лит 3]. Корабль (пароход) получает сильные повреждения и теряет подвижность (0,08—0,1 МПа)[лит 9] (С. 114)[лит 1] (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 | ![]() Обрушение дымовых труб с толщиной ж/б стен 20 см (0,07 МПа)[лит 40](С. 136, 137). Полное разрушение[# 20] подвалов без усиления конструкций (0,075 МПа), слабое разрушение встроенных убежищ, рассчитанных на 0,05 МПа (0,075 МПа)[лит 3]. | ||
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 | ![]() ![]() | ||
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[лит 3][лит 11]. Люди и предметы оставляют «тени» на асфальте[лит 1]. Полное разрушение[# 20] административных многоэтажных каркасных (офисных) зданий (0,05—0,06 МПа), укрытий простейшего типа; сильное[# 22] и полное разрушение массивных промышленных сооружений 0,05—0,1 МПа[лит 29](С. 26),[лит 11](С. 11),[лит 12] (С. 27), [лит 3]. Практически вся городская застройка разрушена с образованием местных завалов (один дом — один завал)[лит 12] (С. 246), отдельные обломки отбрасываются до 1 км[5]. Полное разрушение легковых автомобилей. Полное уничтожение леса (0,05 МПа и более)[лит 35] (С. 60), район выглядит так, будто там ничто не росло[лит 41]. В зоне с этим радиусом 75 % убежищ сохраняется[лит 9] (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[# 24] человека ударной волной (0,04—0,06 МПа)[лит 3],[лит 11] (С. 12). Полное разрушение[# 20] складов, немассивных промышленных зданий 0,04—0,05 МПа; сильное разрушение[# 25] многоэтажных железобетонных зданий с большой площадью остекления 0,04-0,09 МПа и административных зданий 0,04—0,05 МПа[лит 3]. | ||
8—10 с | Окончание эффективного времени второй фазы свечения, выделилось ~80 % суммарной энергии светового излучения[лит 1] (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[лит 40] (С. 242). | |||||
~3500 К | 10 с ~3000 К | 4600 м 4000кДж/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 | ![]() Радиус начала повреждений барабанных перепонок ударной волной (0,035 МПа[лит 1] (С. 541), 0,034—0,045 МПа[лит 33] (С. 206)). В радиусе давления 0,035—0,08 МПа 50 % людей гибнут, 40 % получают ранения, 10 % остаются невредимы[лит 39]. 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)[лит 1] (С. 35, 92, 247, 612). Разрушение укрытий простейшего типа (0,035—0,05 МПа)[лит 11] (С. 11). |
~5 с— 1 мин. | ![]() ![]() ![]() | |||||
5300 м 3000кДж/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)[лит 3]. При 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[лит 6](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 — порог летальности[лит 33] (С. 287, 288). Полное разрушение[# 20] многоэтажных кирпичных домов 0,03—0,04 МПа, панельных домов 0,03—0,06 МПа, сильное разрушение[# 25] складов 0,03—0,05 МПа, среднее разрушение[# 22] каркасных административных зданий 0,03—0,04 МПа, слабое разрушение деревоземляных противорадиационных укрытий, рассчитанных на 0,03 МПа (0,03—0,05 МПа)[лит 11](С. 11),[лит 29](С. 26),[лит 12](С. 27),[лит 3]. Разрушения аналогичны землетрясению 8 баллов. Безопасно почти в любом подвале[лит 11]. | ||
15 с | 6400 м 2000кДж/м² | 307 К 182 дБ | 0,025 МПа 0,0021 МПа 1,17ρ¸ | 374 м/с 3,5 с 54 м/с 4 с | ![]() Ожоги второй—третьей степени в зимней одежде (1675—2093кДж/м²)[лит 7] (С. 238), без учёта ожогов пламенем горящей одежды и пожаров вокруг. Люди и предметы оставляют «тени» на вспузыренной окрашенной поверхности (до 1675 кДж/м²)[лит 1] (С. 335). Слабое разрушение[# 26] сейсмостойких зданий 0,025—0,035 МПа[лит 3]. На первых километрах выживший после взрыва человек будет плохо понимать, что происходит вокруг из-за поражения слуха и сотрясения мозга ударной волной. | |
7500 м 1500кДж/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[лит 1] (С. 38). Радиус ожогов первой степени в зимней одежде (1465—1675 кДж/м²)[лит 7] (С. 238). Лёгкие поражения[# 27] человека ударной волной (0,02—0,04 МПа)[лит 3],[лит 11](С. 12). Полное разрушение[# 20] деревянных домов (0,02—0,03 МПа), сильное разрушение[# 25] кирпичных многоэтажных домов (0,02—0,03 МПа), среднее разрушение[# 22] кирпичных складов (0,02—0,03 МПа), многоэтажных железобетонных 0,02—0,04МПа, панельных (0,02—0,03 МПа) домов; слабое разрушение[# 26] административных каркасных зданий (0,02—0,03 МПа), массивных промышленных сооружений (0,02—0,04 МПа), подвалов без усилений несущих конструкций[лит 11](С. 11),[лит 12](С. 27)[лит 29](С. 26),[лит 3]. Воспламенение автомобилей[лит 3]. В радиусе 7,5 км в лесном массиве повалено до 90 % деревьев, район практически непроходим[лит 8] (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)[лит 1] (С. 624). Ожоги третьей—четвёртой степени в летней одежде (св. 630 кДж/м²)[лит 3], ожоги третьей степени в демисезонной одежде[лит 7] (С. 238). В радиусе 0,014—0,035 МПа 5 % гибнут, 45 % травмируются, 50 % невредимы[лит 39]. Среднее разрушение[# 22] малоэтажных кирпичных домов 0,015—0,025 МПа[лит 3][лит 12](С. 27). В радиусе 9,5 км повалено около 30 % деревьев, лесной массив проходим только пешеходами[лит 8] (С. 259). | |
12 300 м | 298 176 дБ | 0,012 МПа 0,0005 МПа | 356 м/с 26 м/с | ![]() | ||
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 (420—630 кДж/м²)[лит 7] (С. 238),[лит 3]. | |||||
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)[лит 1] (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[# 26] панельных зданий 0,01—0,02 МПа[лит 3]. Вывод из строя авиатехники и ракет 0,01—0,03 МПа. Разбиты 100 % оконных стёкол (0,01 МПа и выше)[лит 26] (С. 195). Разрушения аналогичны землетрясению 4—5 баллов, шторму 9—11 балов V = 21—28,5м/с[лит 3]. | ||
~15 000 м 375кДж/м² | Радиус ожогов второй—третьей степени открытых частей тела и под летней одеждой (375 кДж/м² и выше), первой степени в демисезонной одежде[лит 7] (С. 238),[лит 3]. Зона давления 0,01 МПа — внешняя граница очага поражения по ударной волне для незащищённого человека[лит 9] (С. 44), | |||||
17 000 м | 172 дБ | 0,008 МПа 0,00022МПа 1,06ρ¸ | 351 м/с 19 м/с | В радиусе давления 0,007—0,014 МПа 25 % людей травмируются, 75 % невредимы[лит 39]. Среднее разрушение[# 22] деревянных домов 0,008—0,012 МПа. Слабое разрушение[# 26] многоэтажных кирпичных зданий 0,008—0,010 МПа[лит 3],[лит 12] (С. 27). | ||
40 с | 20 000 м 250кДж/м² | 170 дБ | 0,006 МПа 0,00012МПа 1,042ρ¸ | 349 м/с 14 м/с | ![]() | |
21 300 м 200кДж/м² | ![]() | |||||
~1800 К | 1 мин. | 22 400 м 150кДж/м² | 293 К 168 дБ | ~0,005 МПа 9⋅10−5МПа 1,03ρ¸ | 347 м/с 12 м/с | ![]() Разрушение армированного остекления[лит 3]. Корчевание больших деревьев (вне лесных массивов). Зона отдельных пожаров. |
1,5 мин. | 32 км 60 кДж/м² | 291 К 160 дБ | ~0,002 МПа 1⋅10−5 МПа | 343 м/с 5 м/с | ![]() Максимальный радиус поражения незащищённой чувствительной электроаппаратуры электромагнитным импульсом[лит 3]. Разбиты почти все обычные и часть армированных стёкол в окнах[лит 3][лит 11] (С. 11) — 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)[лит 33] (С. 206), 160 дБ — звук выстрела из ружья калибра 7,7 мм близко от уха[лит 36] | |
2 мин. | 40 км | 289 К 154 дБ | 0,001 МПа 3⋅10−6 МПа | 341 м/с 2,34 м/с | ![]() | |
2,5 мин. | 48 км | 289 К 143 дБ | 0,00028 МПа | ![]() | ||
4 мин. | 85 км 40 кДж/м² | 289 К 130 дБ | менее 0,0001МПа | менее 341 м/с | «Гриб» поднялся свыше 16 км, скорость подъёма ~140 км/час[лит 1] (С. 38). | |
8 мин. | 165 км | 288 К | — | 340 м/с | ![]() | |
20 мин. | 410 км | 340 м/с | ![]() ![]() | |||
Условия в сфере: темп-ра давление плотность пробег света [# 1] | Время [# 2] Ярк-ть и цвет вспыш- ки [# 3] | Рассто- яние [# 4] Радиац. [# 5] Световой импульс [# 6] | УСЛОВИЯ Темпера- тура [# 8] Пробег света [# 9] Звук [# 18] | В УДАРНОЙ Давление фронта [# 10] отражения напора [# 11] Плотность [# 12] | ВОЛНЕ Скорость фронта Время⊕ [# 13] Скорость напора Время⇒ [# 14] | Примечания[# 7] |
|
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 — период от начала ядерных реакций до начала расширения вещества заряда[лит 1] (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 (0,03—0,1 микросекунда), а самое длинное — в десятки и сотни раз больше — у многоступенчатых термоядерных зарядов большой мощности (несколько микросекунд)[лит 5] (С. 17, 18).
Для примера рассмотрим взрыв заряда в дизайне Теллера-Улама, вариант с пенополистирольным заполнением:
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8c/Teller-Ulam_device.png/500px-Teller-Ulam_device.png)
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 — 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 — 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 0,5—1 Мт в тротиловом эквиваленте | ||||||
Условия в бомбе: темп-ра давление | Время | Процесс | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Сапёр зажигает запал 288 К | −⋅10−4 с Цвет корпуса бомбы | ![]() | ||||
288— 5000 К 0,1— 20000 МПа | −⋅10−4— −⋅10−6 c | ![]() ![]() ![]() | ||||
~20000— 500 000 МПа | −n⋅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[лит 43] (С. 30)[лит 25] (С. 508). | ||||
~500 000 МПа | ~−1⋅10-6 c | Приводится в действие вспомогательный источник нейтронов (нейтронный запал, внешний инициатор, на рисунках не показан) — 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[лит 38] (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 | ~⋅10−14 c | Момент первого ядерного деления в триггере.[лит 28] (С. 7). Делящиеся ядра плутония сами испускают нейтроны, попадающие в другие ядра и так далее, развивается цепная ядерная реакция и выделяется энергия. | ||||
500 000— ⋅108 МПа | ~⋅10−8 c | Самостоятельное образование второго поколения нейтронов, они разбегаются по массе плутония, сталкиваются с новыми ядрами, часть вылетает наружу, бериллиевая поверхность толкателя отражает их обратно[лит 1] (С. 20, 23). Ядерная детонация идёт со скоростью 1—10 % скорости света и определяется скоростью движения нейтронов[лит 45] (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[лит 46] | ~10−7 c | Окончание ядерных реакций в триггере, регистрируемый приборами импульс излучений длится (0,3—1)⋅10-7 c[лит 5] (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)[# 1]. 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.[лит 1] (С. 19—21, 25),[лит 47] (С. 3)[лит 5] (С. 449) | ||||
св. 100 млн К ~⋅108 МПа[лит 46] | ⋅10−7— 1,5⋅10-6 c | ![]() ![]() | ||||
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 составляет 1,5 мкс, амплитуда 2-го всплеска в 15 раз больше 1-го[лит 5](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 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 | ~1,5—1,6 мкc | Начало и ход термоядерных реакций (вторая ступень, № 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 давления реагируют между собой и превращаются в гелий и нейтроны (D + T = He + N + 17,6 МэВ — основная реакция)[лит 28](С. 16, 17): зона термоядерного «горения» проходит ударной волной в веществе заряда со скоростью порядка 5000 км/с (106—107 м/с)[лит 22] (С. 320, 606). Параллельно вступает в реакцию третья ступень — оболочка из урана-238, до этого служившая толкателем, теплоизолятором и отражателем низкоэнергетичных нейтронов ядерного распада. Уран-238 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 (1—3)⋅1023 нейтронов ядерного и по (1,5—2)⋅1023 нейтронов термоядерного происхождения на 1 килотонну)[лит 5](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 | ||||
|
Космический взрыв
Действие космического ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте | ||||||
Расстояние | Эффект | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
![]() 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[# 1] | Рентгеновские лучи испаряют корпус атакуемой боеголовки и она разрушается[лит 48] (С. 177). | |||||
до 2 км[# 1] | Поток нейтронов вызывает ядерную реакцию и расплавление плутония в атакуемой боеголовке[лит 48] (С. 178). | |||||
6,4 км | Гамма-лучи выводят из строя полупроводниковые системы спутника[лит 48] (С. 178). | |||||
29 км | Нейтронное излучение выводит из строя полупроводниковые системы спутника[лит 48] (С. 178). | |||||
до 160 км | Временное нарушение работы электронных систем спутников[лит 48] (С.179) | |||||
неск. сотен км | Гибель космонавтов от проникающей радиации[лит 48] (С. 188). | |||||
1000 км | Максимальный радиус расширения плазменных продуктов взрыва 1 Мт. Радиус перерыва радиосвязи на коротких волнах на 5 часов и более[лит 48] (С. 175, 187) | |||||
1600 км | Дальность регистрации электромагнитного импульса[лит 1] (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[лит 48] (С. 188) заставит всех космонавтов срочно и надолго покинуть орбиту. | |||||
320 000 км | Дальность видимости космического взрыва 1 Мт днём[лит 1] (С. 668, 673) | |||||
3,2 млн км | Дальность видимости неэкранированного[# 2] космического взрыва 1 Мт ночью[лит 1] (С. 668, 673) | |||||
9,6 млн км | Дальность обнаружения неэкран.[# 2] взрыва 1 Мт по флюоресценции и фазовой аномалии волн[лит 1] (С. 673) | |||||
1,6 млрд км | Дальность обнаружения неэкран.[# 2] взрыва 1 Мт по тепловым рентгеновским лучам приборами ИСЗ[лит 1] (С. 674) | |||||
Расстояние | Эффект | |||||
|
Воздушный взрыв
Наземный контактный взрыв
В отличие от воздушного взрыва наземный взрыв для стороннего далёкого наблюдателя до момента прихода ударной волны не всегда будет развиваться в тишине. Если подрыв заряда произведён на небольшой высоте (несколько десятков метров над поверхностью, когда взрыв в несколько сотен килотонн — 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[лит 18] (С. 44, 45). Этот эффект ещё более заметен при наземном контактном и подземном взрыве.
В этой таблице нет подробностей развития воздушной ударной волны, здесь больше уделено внимания происходящим явлениям в грунте. Также нет примеров воздействия взрыва на гражданские объекты, так как всё это рассмотрено в примерах более подходящего для их разрушения воздушного взрыва. Зато есть примеры воздействия на военные объекты, защитные сооружения и невоенные сооружения особой прочности типа плотин ГЭС.
Помимо теории, эффектов и возможных разрушений здесь затронуты вопросы защиты от ядерного взрыва. По источнику[лит 7](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 — давление упадёт само. Защитные двери понадобятся внутри, но уже менее прочные.
Действие наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте | ||||
Время [# 1] Рассто- яние [# 2] | Давление [# 3] Давление затекания [# 4] | Смещение [# 5] Радиоакт. заражение [# 6] | Защита [# 7] | Примечания |
---|---|---|---|---|
−10−4 c 0 м | ![]() | Бомба (боеголовка) касается поверхности земли, срабатывает контактное взрывное устройство («клевок»)[лит 44] (С. 147). За время от касания до термоядерного взрыва она успевает углубиться в грунт на несколько дециметров. | ||
0 с 0 м | Начало термоядерных реакций. | |||
< 10−7 c 0 м | ~108 МПа[лит 46] | 200—300 м | Окончание реакции, начало разлёта вещества бомбы. Глубина воронки в этом месте будет ~40—50 м, грунт необратимо деформируется на глубину ~100—200 м в зависимости от породы (3—4 глубины воронки)[лит 6] (С. 28, 227). Шахтная пусковая установка под эпицентром взрыва 0,2—1 Мт возможна в грунте на глубине от 300 до 900 м[лит 49](С. 70). Защитное сооружение возможно в однородном граните на глубине 100—200 м в виде подземного сооружения с амортизацией[# 8][лит 20](С. 29),[лит 50] и 300—400 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[лит 6]. Радиоактивное заражение на высоте 1 м в воронке и её окрестностях в первые 1—2 часа после взрыва составит около 0,01—0,25 Гр/с (1—25 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[лит 5] (С. 516, 517),[лит 38](С. 340),[лит 51](С. 59—60). | |
10−7c 12 м | 200—300 м | Энергия взрыва в нижней части трансформируется в изотермическую полусферу испарившегося грунта радиусом 1,5—2 м[лит 19]. 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[лит 6](С. 23, 198). Разогретый до 10 млн градусов грунт начинает взрывное испарение и разлёт. | ||
1,7⋅10-7 c 25 м | 200—300 м | Вторая стадия воздействия на грунт: пары бомбы ударяют по его поверхности со скоростями порядка 100—1000 км/с, температура в зоне контакта св. 10 млн °C[лит 6](С. 23). А на поверхности растёт изотермическая полусфера светящегося воздуха. | ||
10−6c 34 м | 13 000 МПа | |||
10−6—10−3 c | Ударные явления в грунте описываются законами гидродинамики: грунтовую ударную волну давлением 50 000—107 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[лит 6]. | |||
2⋅10-5 c | Грунтовая ударная волна испаряет и плавит землю в радиусе 20—30 м[лит 6] (С. 224),[лит 19], выброс испарений снижает температуру в центре огненной полусферы в 10 раз и более в сравнении с окраинами[лит 5] (С. 200),. Всего испаряется ~20 тыс. тонн грунта (куб высотой 20—25 м)[лит 6]. | |||
0,0001c ~50 м | 3000 МПа | 200—300 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[лит 19][лит 6] (С. 198). Величина энергии в приповерхностной области около 1 %, а во всём нижнем полупространстве ~2,5 %; остальные 97,5 % всей энергии взрыва — в огненной полусфере[лит 6] (С. 200). С этого радиуса сухой грунт[# 9] уносится со скоростью 430 м/с[лит 5] (С. 238). | |
0,0005 с 75 м | 2500 МПа 250 МПа | [лит 7] (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[# 10][лит 5] (С. 203). | ||
0,001—0,002 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 40—50 % 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 40—60° со скоростями ~10²—10³ м/с (основная масса до 100 м/с)[лит 6] (С. 136, 222, 232),[лит 19]. | ||
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[лит 6](С. 227),[лит 52]. 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[# 8][лит 20] (С. 26, 29),[лит 2] (С. 82, 83),[лит 53]. Если взрыв в сухом наносном грунте[# 9], то с этого радиуса грунт выбросится со скоростью 54 м/с[лит 5] (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[# 9][лит 6] (С. 227), скорость уноса его отсюда 26 м/с[лит 5] (С. 234, 238). Далее без пояснений явления взрыва в этом типе грунта. |
147 м | Радиус зоны выброса сухого грунта[# 9] 1,15R воронки[лит 5] (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[лит 6] (С. 227), или 0,25 глубины воронки[лит 1] (С. 285), состоит из кольцеобразной застывшей «волны» выдавленного грунта шириной порядка радиуса воронки и навала до 5-6 м толщиной[лит 49] (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[лит 6] (С. 138). Полное разрушение или сильное смещение тяжёлого убежища[# 11] до 1,25R воронки[лит 1](С. 297),[лит 8](С. 253). | |
0,006 с 180 м | 130 МПа | 3/5 м | Плотность грунта в навале ~0,7—0,8 ненарущенного грунта[лит 6] (С. 227). | |
0,007 с 190 м | 110 МПа 15 МПа | 2,5/4 м | Радиус зоны разрыва грунта 1,5R воронки, деформация и разрывы длинных гибких конструкций на умеренной глубине (трубопроводы) 1,5R воронки[лит 1](С. 297),[лит 8](С. 253). | |
0,008 с 200 м | 90 МПа 14 МПа | 1,7/3 м | Навал грунта из воронки толщиной 4,8 м[лит 6] (С. 227). Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в скальных породах (волна сжатия в породе от 10 ГПа до 10—100 МПа[# 12]), где будет наблюдаться полное или сильное разрушение строительных конструкций подземного сооружения[лит 7] (С. 55). | |
0,01 с 220 м | 60 МПа | Граница воронки в водонасыщенном грунте ~1,7R воронки в сухом грунте[лит 8]. Предел защищённости ШПУ в скальном грунте 50 МПа[# 13][лит 52]. | ||
~0,01—8,4 с | 50—0,035 МПа | ![]() | ||
0,015 с 250 м | 40 МПа 7 МПа | 0,5/1 м | 150 м | До 2R воронки: повреждение внутреннего оборудования тяжёлого убежища[# 11][лит 8] (С. 253), незначительные деформации, иногда разрывы трубопроводов[лит 1](С. 297),[лит 8](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[лит 6] (С. 227). Сильное и полное разрушение долговременных железобетонных фортсооружений (ДОТ)[# 14] (РДС-6с 400 кт на дистанциях 200—500 м (1,5—30 МПа)[7][# 10][лит 18] (С. 76)). |
320 м | 20 МПа 4 МПа | 50-70 м | Граница зоны пластических деформаций среднего грунта до 2,5R воронки[лит 1] (С. 277, 296), в этой области рассеивается до 70—80 % энергии, переданной грунтовому массиву или до 2 % от полной энергии наземного взрыва[лит 6] (С. 27). Нарушение соединений, образование небольших трещин, разрыв внешних хрупких связей в тяжёлых убежищах[# 11] до 2,5R воронки. За пределами этой зоны грунтовая волна сжатия, полученная при образовании воронки, не вызывает значительных повреждений[лит 1](С. 297),[лит 8](С. 253), на первый план выходит действие воздушной ударной волны и создаваемый ею сейсмический сдвиг. | |
0,03 c 330 м | 17 МПа | ![]() | ||
350 м | 14 МПа | 50 м | Предел защищиты ШПУ в среднем грунте 12—14 МПа[# 13][лит 49] (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[лит 1](С. 297, 615),[лит 8](С. 253). Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в осадочных породах (волна сжатия в грунте от 10 ГПа до 0,1—10 МПа[# 12][лит 7] (С. 55)), граница зоны пластических деформаций (давление воздушной ударной волны 10 МПа[лит 49] (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 | |
0,06-0,08 с 435 м | 6 МПа 1,7 МПа | ![]() | ||
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[лит 49] (С. 20); (3—4)R воронки[лит 6] (С. 227). Предел прочности убежища типа метро на глубине 18 м (РДС-2 38 кт в радиусе не ближе 150 м[# 10]), но входы в него будут разрушены и завалены обломками эскалаторов. Защитное сооружение котлованного типа (неглубокого заложения в осадочных породах) при давлении ударной волны 5 МПа от взрыва мощностью 0,2 Мт будет находиться на грани разрушения, а люди в нём из-за смещения и вибраций получают повреждения: крайне тяжёлые 5 %, тяжёлые 30 %, средние 20 %, лёгкие 25 %, без повреждений 20 %[лит 7] (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)[лит 6] (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[лит 5] (С. 516). | |||
600 м | 4,2 МПа | [лит 29] (С. 13) Нагрев ~5000 °C ~5 сек[# 15]. 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 ~0,5—0,6 км)[# 10]. 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[# 16][лит 7] (С. 68—69). Полное разрушение шоссейных дорог с асфальтовым и бетонным покрытием (2—4 МПа[лит 3]; 4 МПа[лит 12] (С. 27)). | ||
3 МПа | ||||
0,15 с | ||||
0,2 с 670 м | 2 МПа 0,7 МПа | 0,3/0,15м | 25-30 м | ![]() Граница зоны разлёта грунта[лит 49] (С. 20), 2 МПа — минимальное давление ударной волны для выброса грунта[лит 26](С. 88). Полное разрушение танка 1—2 МПа[лит 35] (С. 31, 32). Полное разрушение подземной выработки с деревянным креплением на глубине менее 14 м (РДС-2 38 кт 222 м[# 10])[лит 38] (С. 315). |
700 м | ![]() | |||
760 м | Радиация ~50 000 Гр. Нагрев ~3500 °C ~5 сек[# 15]. Сильное и полное разрушение заглублённых сводчатых бетонных защитных сооружений (1,52—1,93 МПа)[# 17][лит 1] (С. 165). Круглые сводчатые и сферические перекрытия лучше держат удар, чем плоские при той же толщине и размере пролёта[лит 49] (С. 50). | |||
800 м | 1,5 МПа | 25 м | [лит 11](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 (1,2—1,5 МПа)[лит 11] (С. 11). Человек превращается в обугленные обломки: ударная волна от 1,5 МПа вызывает травматические ампутации[лит 41] (С. 357) и отбрасывает тело на сотни метров, а догоняющая его огненная полусфера обугливает останки. | |
900 м | 1,2 МПа 0,5 МПа | [лит 11](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 земляной насыпью (см. en:Nuclear weapon design). Проектная мощность 4—6 Мт (давление ~0,7 МПа)[# 10]. Сильная деформация и повреждение заглублённых сводчатых бетонных защитных сооружений (1,1—1,52 МПа)[# 17][лит 1] (С. 165). | ||
1000 м | 0,96—1 МПа 0,4 МПа | [лит 7](С. 34),[лит 29](С. 13),[лит 11](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⋅10−6[лит 5](С. 516). Сильное повреждение ДОТ (РДС-6с 400 кт на дистанции 750 м[# 9])[лит 18](С. 76)). Полное разрушение артиллерии 0,2—1 МПа[лит 35](С. 32), вывод из строя танков (РДС-1 22кт на дистанции 250—300 м[# 10])[лит 24](С. 654). Образование трещин в заглублённых сводчатых бетонных сооружениях[# 17], возможно повреждение входных дверей (0,83—1,1 МПа)[лит 1] (С. 165). Защитное сооружение: железобетонное перекрытие 0,61 м и грунт 0,6 м[# 18][лит 37] | ||
1260 м | Радиус разрушения арочных бетонных плотин ГЭС при взрыве со стороны каньона[# 16][лит 7] (С. 68—69), земляные и бетонные плотины разрушаются при давлении свыше 1 МПа[лит 9] (С. 30). | |||
1260—1400 м | 0,7 МПа 0,3 МПа | 0,2/0,2м | Граница роста огненной полусферы при наземном взрыве ~1,3—1,4 км, радиус её примерно в 1,26 раза больше, чем радус сферы при воздушном взрыве[лит 1] (С. 81),[лит 5] (С. 26),[лит 49] (С. 20). Нагрев до 800 °C[# 15]. Радиация до 1000 Гр[лит 29] (С. 22). Защитное сооружение: железобетон 0,53 м и грунт 1,55 м[# 19][лит 8] (С. 549) | |
1400 м | 0,5 МПа 0,25 МПа | 0,2/0,2м | 12-25 м | Гибель собак от ударной волны (0,5 МПа)[лит 21] (С. 77). Человек — 99%-я вероятность гибели только от действия ударной волны[# 14] (0,38—0,48 МПа)[лит 1] (С. 541) (0,5 МПа), контузия внутренних органов и ЦНС[лит 33] (С. 207). Отброс и опрокидывание танков (0,5 МПа)[лит 18] (С. 47, 77). |
1460 м | 0,4 МПа 0,2 МПа | 0,15/0,15м | 7 м | [лит 11](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[лит 38](С. 315, 339)[лит 18](С. 58)). Остов слоистого деревоземляного защитного сооружения тяжёлого типа[# 20] от ударной волны 0,42 МПа испытывает нагрузки в ~1,5 раза больше, чем от прямого попадания фугасной бомбы 100 кг[лит 31] (С. 43, 45). |
1550 м | 0,35 МПа | Граница зоны камнепада ~12R воронки в мягком грунте (1536 м) и 15R воронки в скальном грунте (1500 м)[лит 6] (С. 227). Ударная волна отбрасывает танк на 10 м и повреждает[лит 38]. | ||
1650 м | 0,3 МПа | [лит 11](С. 11) Радиация 500 Гр[лит 3]. Сильное и полное разрушение наземных сводчатых стальных защитных сооружений (0,31—0,43 МПа)[# 21][лит 1] (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 0,3—0,5 пути (100—150 м) свободный полёт, а остальное расстояние — 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[лит 6](С. 227—229). Ударная волна более мощного взрыва при том же перепаде давления обладает большим размахом и длительностью скоростного напора — успевает сильнее разогнать тела. Защитное сооружение: ж/б 0,51 м и грунт 0,6 м[# 18][лит 37]; ж/б 0,45 м и грунт 1,2 м[# 22][лит 10] | ||
~1,5 c 1780 м | 0,25 МПа 0,15 МПа | 0,12/0,12м | 3 м | [лит 11](С. 23) Нагрев до 200 °C[# 12]. Радиация 70 Гр[лит 3] — 100 Гр[лит 11] (С. 23). Вероятность гибели человека от ударной волны ~10 % (0,25 МПа)[лит 33] (С. 207), ожоги 3—4 степени до 60—90 % 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 (0,28—0,34 МПа)[# 21][лит 1] (С. 164, 165). |
1,5 c и далее | Султан выброса достигает высоты ~1 км[лит 6] 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 400—1000 Гр/ч | 1 м | ![]() Повреждение вентиляции и входных дверей у наземных сводчатых стальных защитных сооружений (0,21—0,28 МПа)[# 21][лит 1] (С. 165). Средние повреждения танков (0,2—0,4 МПа) с отбросом на несколько метров. |
2,5 c 2260 м | 0,15 МПа | 0,07/0,07м | [лит 11](С. 23)Радиация ок. 10 Гр[лит 3][лит 11] (С. 23). Детонация пиротехнических средств (РДС-1 22 кт на дистанции 750 м[# 10])[лит 24] (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[лит 2](С. 52, 53),[лит 20](С. 116). Экипаж танка погибает в течение 2—3-х недель от крайне тяжёлой лучевой болезни[лит 35]. 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[лит 6](С. 229). В случае падения телом (не головой) о твёрдое препятствие со скоростью 150 км/ч и выше — 100%-я гибель[лит 33] (С. 288). | |
3,5 c 2800 м | 0,1 МПа 0,08 МПа | 0,05/0,05м | [лит 11](С. 23) В это время в районе эпицентра плотность потока излучения больше, а температура ниже (~2000 К), чем в периферийных районах светящейся области (5—6 тыс. К)[лит 6] (С. 138, 139). Экипаж танка в безопасности[лит 35]. Сильные повреждения железобетонных ДОТов сборного типа 0,95 МПа (РДС-2 38 кт на дистанции 1000 м[лит 38] (С. 315),[лит 18](С. 58)). Защитное сооружение: железобетон 0,4 м и грунт 0,6 м[# 18][лит 37] | |
3100 м | 0,08 МПа | Отдельные обломки породы падают на расстояниях (20—25)R воронки[лит 6] (С. 227). Электромагнитный импульс 6 кВ/м[лит 3]. | ||
3300 м | 0,07 МПа | До уровня давления ~0,07 МПа после взрыва будет распространяться зона запыления и очень ограниченной видимости после взрыва[лит 20](С. 117). | ||
3600 м | 0,06 МПа | |||
6,5 c 4000 м | 0,05 МПа | 340—440 Гр/ч | [лит 11](С. 23) Радиус возможного воздействия электромагнитного импульса до 3 кВ/м на линии электропередач и нечувствительные электроприборы, не оборудованные защитой с пределом устойчивости 2—4 кВ/м[лит 3]. Наведённый в проводах импульс может вызвать повреждения в электроприборах на больших расстояниях от взрыва[лит 56](С. 45). | |
4300 м | 0,045 МПа | На месте максимального развития предвестника (2—4 км от эпицентра) остаётся пылевой вал, сохраняющийся долгое время, медленно смещающийся от эпицентра и имеющий направление вращения, противоположное вихрю в облаке[лит 5] (С. 397, 398) | ||
4500 м | 0,04 МПа | ![]() | ||
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[лит 5] (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 (0,03—0,05 МПа). | ||
6000 м | 0,025 МПа | 128—280 Гр/ч | ![]() | |
15 с 7000 м | 0,02 МПа | ![]() | ||
8500 м | 0,015 МПа | ![]() | ||
9800 м | 0,012 МПа | 70—150 Гр/ч | ![]() | |
0,5 мин 11 100 м | 0,01 МПа | ![]() | ||
13 800 м | 0,08 МПа | ![]() | ||
17 200 м | 0,06 МПа | ![]() | ||
1 мин 20 км | 0,005 МПа | 29—55 Гр/ч | 0,65 м | ![]() |
1,5 мин 31 км | 0,001 МПа | 17—37 Гр/ч | 0,6 м | Вершина «гриба» на высоте 10 км[лит 1] (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[лит 5] (С. 402). | |||
3,1 мин | ![]() | |||
4 мин 85 км | 5—7 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[лит 5] (С. 403). Верхняя часть облака просаживается под тяжестью «шапки» холодного воздуха, более нагретый кольцеобразный вихрь достигает высоты 13 км[лит 5] (С. 399, 400). | |
5 мин | ![]() | |||
8 мин 165 км | 0,8—2,5 Гр/ч | 0,35 м | Вспышка далеко за горизонтом, видно зарево и облако. «Гриб» вырос до максимальных размеров, из облака в течение 10—20 часов выпадают осадки с относительно крупными частицами, формируя ближний радиоактивный след[лит 3], эффект называется раннее или местное выпадение осадков, доля их радиоактивности 50—70 % от суммарной радиоактивности осадков при наземном и 30 % при надводном взрыве[лит 1] (С. 427, 466). | |
10 мин | При взрыве 0,2 Мт на воде начало выпадения осадков из облака[лит 5] (С. 802). | |||
16 мин | Максимум осадков при наводном взрыве 0,2 Мт[лит 5] (С. 802). | |||
30 мин | Окончание осадков и рассеивание облака наводного взрыва 0,2 Мт[лит 5] (С. 802). | |||
1—2 ч 55—61 км | ветер 25—100 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 ~25—100 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 70—100 Гр, на внешней границе 40 Гр[лит 35] (С. 49)[лит 3]. | |
1,5—4 ч 89—122 км | ветер 25—100 км/ч | 0,4 м | Дальняя граница зоны опасного заражения (зона В) шириной 13—16 км и общей площадью 8—10 % 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[лит 35](С. 49),[лит 3]. | |
2,5-5,5 ч 135—207 км | ветер 25—100 км/ч | 0,25 м | Дальняя граница зоны сильного заражения (зона Б) шириной 26—36 км и площадью 10—12 %. 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[лит 35](С. 49),[лит 3]. | |
5,5-13 ч 309—516 км | ветер 25—100 км/ч | Дальняя граница зоны умеренного заражения (зона А) шириной 25—100 км и площадью 78—89 % 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[лит 35](С. 49),[лит 3]. | ||
2 суток | При коэффициенте диффузии 108см²/с горизонтальные размеры размытого облака больше 300 км[лит 28] (С. 148). | |||
7 дней | Размеры облака 1,5—2 тыс. км[лит 28] (С. 148). | |||
10—15 дней | При взрыве на широте 40° размытое облако может совершить кругосветное путешествие и вторично пройти над местом взрыва[лит 28] (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 — позднее выпадение осадков или дальний радиоактивный след, мелкодисперсные частицы выпадают на расстояниях сотни — тысячи и более км от эпицентра в основном в средних широтах. Их доля 30—50 % суммарной радиоактивности осадков наземного и 70 % надводного взрыва[лит 1] (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[лит 1] (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[лит 35] (С. 78). | |||
~5 лет | Время очистки стратосферы от продуктов взрыва, время перехода радиоактивного изотопа углерода С14 в виде СО2 из тропосферы в океан[лит 28] (С. 140, 154). Площадь территории с дозой 0,02 Гр/год 90 км²[лит 35] (С. 78). | |||
10 лет | Площадь территории с дозой 0,02 Гр/год 15 км²[лит 35] (С. 78). | |||
~30 лет | Время перехода С14 из тропосферы в биосферу[лит 28] (С. 154) (?). | |||
100 лет | Площадь оставшейся территории с дозой 0,02 Гр/год 2 км²[лит 35] (С. 78). | |||
~1000 лет | Время осаждения С14 с поверхности океана на дно[лит 28] (С. 154). | |||
Время [# 1] Рассто- яние [# 2] | Давление [# 3] Давление затекания [# 4] | Смещение [# 5] Фон радиации [# 6] | Защита [# 7] | 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 5—6 м с ровными стенками из бетона высокого качества, на основе[лит 7] (С. 28—40). 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[лит 5] (С. 196, 240)), на испарение которой потратится всё рентгеновское излучение мегатонного взрыва, то ударная волна, созданная разлётом испарённой двери, в глубине тоннеля будет в ~3—5 раз слабее указанного ниже. Поворот тоннеля на 30 градусов снижает давление ударной волны на 5—6 %, под прямым углом — на 10—12 %. В ответвлении под прямым углом давление ниже на 70 %.
Действие наземного взрыва 1 Мт на внутренний объём тоннеля | |||||
Время [# 1] | Рассто- яние [# 2] | Темпера- тура [# 3] | Давление Плотность [# 4] | Скорость вещества [# 5] | Примечания |
---|---|---|---|---|---|
0 с | 0 м | ||||
(2-3)⋅10-8 с | 0 м | Рентгеновское излучение достигает стенок тоннеля. | |||
10−7−10−6 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 1—10 см до 5—10 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 слабее… | ||||
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 начале—середине 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 | 3—4 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[лит 7] (С. 37, 38) | |||
Время [# 1] | Рассто- яние [# 2] | Темпера- тура [# 3] | Давление Плотность [# 4] | Скорость [# 5] | Примечания |
|
Подводный взрыв
Неглубокий подводный взрыв — 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.
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 [# 1] | Темпера- тура[# 2] | Скорость [# 3] | Примечания |
---|---|---|---|---|
~108 МПа | ||||
0,15 м | св.107МПа | Максимальный радиус тепловой волны в граните (0,015 м/т1/3)[лит 5] (С. 30, 196) | ||
~10−7 с 0,22 м | 4,5⋅107МПа | Появляется грунтовая ударная волна[лит 5] (С. 240) | ||
4,5⋅10-7 с 0,25 м | 3⋅107МПа | Гранит в волне ведёт себя как сжимаемая жидкость[лит 5] (С. 240) | ||
10−6 с 0,295 м | 2⋅107МПа | [лит 5] (С. 240) Ударная волна сжимает породу в 4—5 раз[лит 43] (С. 190) | ||
1,5⋅10-6 с 0,34 м | 1,5⋅107МПа | [лит 5] (С. 240) | ||
1,5 м | св.106 МПа | Радиус полного испарения (0,15 м/т1/3)[лит 5] (С. 30, 230) | ||
1,83 м | 180000МПа | 7000 м/с | Средний радиус испарения[лит 57]. | |
2,3 м | 137000МПа | 5000 м/с | Радиус частичного испарения (0,23 м/т1/3), всего испарено 71 т[лит 5] (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[лит 5] (С. 196, 230, 231, 240, 241) | ||
>10000МПа | Радиус полиморфных фазовых переходов в породе[лит 5] (С. 30) | |||
6,3 м | Радиус испарения воды в трещинах (0,63 м/т1/3)[лит 5] (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)[лит 15] (С. 185) | |||
15 м | 2000 МПа | [лит 50] (С. 15) | ||
30 м | 500 МПа | Граница размалывания скального грунта[лит 57] (С. 10)[лит 58] (С. 5). | ||
40 м | 300 МПа | Разрушение самых прочных бункеров в граните (св. 200 МПа)[лит 50] (С. 15, 23). | ||
60 м | св. 100 МПа | В мягких грунтах давление 100 МПа на расстоянии 40 м[лит 50] (С. 15, 23). | ||
80 м | 50 МПа | Граница растрескивания скального грунта[лит 57] (С. 10),[лит 58] (С. 5). Сильное разрушение скальных пород (50-200 МПа)[лит 2] (С. 82). | ||
20 МПа | Разрушение тоннеля в граните без облицовки и крепления[лит 50](С. 23). | |||
800 м | Зона необратимых деформаций[лит 58](С. 5). | |||
Время Расстояние | Давление [# 1] | Темпера- тура[# 2] | Скорость [# 3] | Примечания |
|
Примеры эффектов при подводном взрыве на различных расстояниях
Неглубокий подводный взрыв — 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. Он соответствует приведённой глубине 1 м/т1/3, для которой есть достаточно информации: взрыв Бэйкер 23 кт на глубине 27 м (Операция «Перекрёстки» в 1946 г., США) и испытание торпеды Т-5 в 1955 году 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 [# 1] | Рассто- яние в воде [# 2] | Ударная волна в воде [# 3] | Рассто- яние в воздухе [# 4] | Ударная волна в воздухе [# 5] | Примечания |
---|---|---|---|---|---|
0 с | 0 м | Бомба падает в воду, погружается на глубину (торпеда выходит в заданную точку), взрыв, выход излучения. | |||
10−7−10−6 с | 0 м | n⋅107МПа n⋅106 К | Рентгеновское излучение формирует тепловую волну, испаряющую воду вокруг заряда; яркостная температура тепловой волны ~1000 К[лит 15] (С. 199), снаружи свечение похоже на свет через матовое стекло[лит 40] (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[лит 5] (С. 747, 761) она будет распространяться по законам взрыва в безграничной жидкости[лит 15] (С. 199, 200),[лит 59] (С. 35). | ||
0,0005с | 12 м | 17000МПа | Радиус полного испарения воды ударной волной[лит 5] (С. 747)[лит 15] (С. 201). Тепловая волна угасает. | ||
18 м | 5500 МПа 1350 м/с | Эффективный радиус испарения воды ударной волной[лит 15] (С. 200, 201). При переходе через критическую для воды температуру 272 °С (давление 7000 МПа) граница растущего пузыря искривляется[лит 60] (С. 256). | |||
до 28 м | Радиус частичного испарения воды ударной волной[лит 15] (С. 200). Ударная волна уходит от границ пузыря, на её образование тратится около 50 % энергии взрыва[лит 40] (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[лит 33] (С. 210). Пузырь не всплывает, а во все стороны расширяется со скоростью ~1 км/с[лит 60] (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[лит 61] (С. 65), у поверхности появляется преломлённая воздушная ударная волна[лит 40] (С. 41, 97)[лит 5] (С. 750, 782, 783),[лит 33] (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 ударная волна отражается от дна и устремляется обратно к пузырю. | ||
150 м | 200 МПа 120 м/с | Султан изначально движется со сверхзвуковой скоростью 300—500 м/с[лит 60] (С. 257) и своим толчком создаёт вторую воздушную ударную волну[лит 5] (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 | ![]() | ||
390 м | 70 МПа 50 м/с | Фронт водяной 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[лит 6] (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[лит 5] (С. 748, 750). Все три ударные волны вначале движутся в нескольких десятках метров 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[лит 6] (С. 96). | |||
21 МПа 13 м/с | Потопление всех типов кораблей (21—28 МПа)[лит 8] (С. 214). При отсутствии поверхности и дна пузырь мог бы за 15 сек вырасти до 740 м в диаметре[лит 5] (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 потоками 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)[лит 8] (С. 214). Для сравнения: при воздушном взрыве 100 кт в радиусе 900 м давление воздушной ударной волны менее 0,1 МПа[лит 1] (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)[лит 8] (С. 214)[лит 40] (С. 156). |
1200 м | 10 МПа | Энергия воздушной ударной волны при таком соотношении мощности и глубины взрыва (~1 м/т1/3) соответствует воздушному взрыву в 5 раз меньшей мощности (20 кт)[лит 40] (С. 157). | |||
1500 м | 7 МПа | ![]() | |||
750 м | 0,07 МПа | ||||
2250 м | 3,5 МПа | Султан принимает столбообразную форму. При высокой влажности атмосферы за фронтом воздушной ударной волны появляется шарообразное конденсационное облако Вильсона, скрывающее на несколько секунд султан. Корабли: повреждение лёгкого внутреннего оборудования (водн. 3,5 МПа)[лит 8] (С. 214). | |||
2 с | 3500 м | 1,5 МПа | ![]() 1280 м | ![]() | ![]() |
3÷4 с | 5 км | 1 МПа | 1,9 км | 0,028 МПа | ![]() |
3,7 км | 0,014 МПа | Значительные разрушения портовых сооружений, складов (0,014 МПа)[лит 40] (С. 157). В дальнейшем на первый план выходят поднятые в воздух радиоактивные брызги и волны поверхности воды. | |||
5 км | 0,01 МПа | ![]() | |||
Время [# 1] | Радиус волны воды [# 6] | Высота волны воды [# 7] | Радиус базисной волны [# 8] | Виды и схемы [# 9] | Примечания |
10—12 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[лит 1] (С. 96). | ||
12 с | 550 м | 54 м | 800 м | ![]() | ![]() |
20 с | 600—800 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[лит 1] (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 | ![]() | |
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[лит 1] (С. 98). Суммарная доза радиации в радиусе 4 км до 10 Гр (100 % смерть), 90 % дозы создаётся в первые полчаса[лит 40] (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[лит 1] (С. 306). Облако султана развеивается ветром. | |||
5 мин | 6,4 км | 3 м | св. 5 км 0,001 Гр/с | ![]() | [лит 1] (С. 306). Через 5 мин. облако базисной волны начинает рассеиваться (капельная взвесь высыхает), но продукты взрыва ещё некоторое время остаются в воздухе[лит 1] (С. 99) и невидимое радиоактивное облако может быть замечено только приборами, суммарная доза на расстояниях до 5—10 км 1—4 Гр[лит 40] (С. 246). |
11 км | 2 м | [лит 1] (С. 306). На образование волн ушло 0,3—0,4 % энергии взрыва, из них больше половины на первую волну[лит 40] (С. 102). | |||
15 км | 1,5 м | [лит 1] (С. 306). | |||
24 км | 1 м | [лит 1] (С. 306). С выходом к берегу волна может увеличить высоту в несколько раз, например при глубине мелководья 2 м высота волны 3 м[# 9][лит 40] (С. 102). | |||
25 мин | 50 км | 0,5 м | [лит 1] (С. 306). | ||
Время [# 1] | Радиус волны [# 6] | Высота волны [# 7] | Радиус облака [# 8] | Виды и схемы [# 9] | Примечания |
|