Атомная энергия и флот

Под световым излучением ядерного взрыва понимают излучения в видимой, а также в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра электромагнитных волн. Например, при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 тонн на долю светового излучения приходится примерно 7 миллиардов больших калорий[1]. Таким количеством тепла можно нагреть 70 000 тонн воды от нуля градусов до температуры кипения.

Известно, что взрыв обычных боеприпасов (бомб, мин, снарядов) также сопровождается световым излучением, но оно существенно отличается от светового излучения атомного взрыва. Это различие состоит в том, что в первом случае общая энергия, освобождающаяся на единицу массы взрывчатого вещества, в миллионы раз меньше. Температура в месте взрыва обычных боеприпасов достигает всего лишь 4000–5000 градусов. Вследствие этого количество энергии, выделяющейся в форме светового излучения, ничтожно мало по сравнению с атомным взрывом.

Кроме того, известно, что общее количество световой энергии, излучаемое светящимся телом, зависит не только от его температуры. Оно прямо пропорционально площади светящейся поверхности и времени свечения. Так как светящаяся область при обычном взрыве занимает малый объем, а сама вспышка длится короткое время (тысячные доли секунды), то поражение за счет светового излучения при этом не учитывают.

Совершенно иная картина наблюдается при взрыве атомной бомбы, при котором световое излучение может вызывать ожоги у людей и животных, являться причиной пожаров. При подземном (подводном) взрыве световое излучение как поражающий фактор можно не учитывать. Но при воздушном и наземном (надводном) взрывах оно является серьезным поражающим фактором.

Вследствие того что температура в момент взрыва измеряется миллионами градусов, не успевшая разделиться часть атомного заряда, оболочка и все другие детали бомбы испаряются. В месте взрыва наблюдается ослепительно яркая вспышка. При таких огромных температурах основная часть излучения состоит из рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, полностью поглощаемых воздухом. Вследствие этого воздух раскаляется. Образуется светящаяся область в форме шара, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и воздуха. Давление и плотность газов светящейся области значительно выше, чем окружающего воздуха. Вследствие большого различия в давлении огненный шар расширяется со скоростью, значительно превосходящей скорость звука (340 м/сек.), сжимая прилегающий к нему воздух. Сжатие от первого слоя воздуха передается следующим слоям. В результате возникает волна сжатия, или ударная волна. Воздух в ней сжат так сильно, что светится. Передняя граница ударной волны (ее фронт) будет одновременно являться внешней границей расширяющегося огненного шара. Таким образом, в начальный момент имеется внутреннее светящееся ядро из раскаленных газов и внешний шаровой светящийся слой, образованный фронтом ударной волны.

По мере распространения ударной волны температура воздуха, движущегося в ее передней части, падает. Так как скорость расширения огненного шара меньше скорости фронта ударной волны, последняя отрывается от его поверхности, уходя в пространство. При этом ясно обозначается граница между более нагретым внутренним ядром и менее раскаленным фронтом волны.

Сильно сжатый слой воздуха в передней части ударной волны до определенного момента не пропускает световое излучение внутреннего ядра, экранирует его. Вскоре, однако, температура во фронте волны падает до 2000 градусов и воздух в ней перестает светиться. Для атомной бомбы, эквивалентной 20 000 тонн тротила, это соответствует времени примерно 0,01 секунды с начала взрыва. Так заканчивается первый период развития светящейся области. Что же происходит дальше, когда фронт ударной волны перестает светиться?

Поскольку воздух во фронте ударной волны не может теперь излучать, а следовательно, и поглощать излучение, он постепенно становится прозрачным. Теперь внутреннее, более нагретое тело, расширившись в радиусе до 100 метров, становится видимым, температура светящейся области, достигнув минимума (2000 градусов), снова начинает повышаться. Она повышается до тех пор, пока не сравняется с температурой поверхности внутреннего огненного ядра (7000–8000 градусов). Затем вследствие расширения и охлаждения раскаленных газов, составляющих внутреннее ядро, температура огненного шара быстро понижается.

Примерно через одну секунду после взрыва температура огненного шара уменьшается до 5000 градусов Кельвина, а размеры его достигают почти максимальных (радиус — около 150 метров). Эффективное время свечения продолжается около 3 секунд, в течение которых радиус огненного шара достигает 200 метров и более.