Физика в бою

Совсем иным стало положение с появлением ядерно-го оружия. Известно, что половина всей гигантской энергии, выделяемой при ядерном взрыве, уходит на образование ударной волны. И это, конечно, не прежняя взрывная волна, поражающее действие которой определяется коротким импульсом. Не случайно энергия ядерного взрыва, приведенная к тротиловому эквиваленту, измеряется сейчас уже десятками миллионов тонн. Ударная волна получила новые качества.

Исследованием ее качеств и занялись военные специалисты для того, чтобы найти эффективные способы защиты людей, боевой техники и различного оборудования. Этим и объясняются описанные нами в начале статьи странные, на первый взгляд, «игры», которыми занимаются в лабораториях и на полигонах ряда стран на протяжении уже более десятка лет.

Рассмотрим кратко основные физические свойства ударной волны ядерного взрыва. Уже первые испытания показали, что ударная волна — не простое явление. Гигантский поршень ядерного взрыва настолько сильно ударяет в окружающий воздух, что прессует его в сильно сжатую «стену», которая с большой скоростью, во много раз превышающей скорость звука, начинает распространяться во все стороны от центра взрыва. Приход в какую-либо точку ее передней поверхности, или, как говорят, фронта, сопровождается мгновенным скачком давления. Следом за ударом этой «стены» объект подвергается воздействию скоротечного ураганного вихря, который может иметь скорость в несколько сотен километров в час. Даже на расстоянии около 10 км от места взрыва мегатонной бомбы, как сообщалось в печати, максимальная скорость ветра превышает 110 км/час.

Всестороннее обжатие волной объекта и ее скоростной напор могут продолжаться до нескольких секунд, в зависимости от калибра ядерного боеприпаса и расстояния от эпицентра взрыва. В течение этого времени давление в волне и скорость движения воздуха падают. Давление, сравнявшись с атмосферным, меняет свой знак, то есть превращается в разрежение, и ток воздуха меняет направление на обратное. После этого в окружающей среде восстанавливается равновесие.

Выяснилось также, что при одном и том же давлении во фронте более сильные повреждения наносит ударная волна ядерного взрыва, чем взрыва тротила. Это объясняется тем, что продолжительность действия взрывной волны тротила в десятки и даже сотни раз меньше. Такое существенно новое качество ударной волны ядерного взрыва, которое, кстати, предопределило сложнейшую картину взаимодействия ее с различными преградами, и явилось, наряду с величиной давления, одним из главных факторов ее невиданного поражающего воздействия. Но это сильное качество стало одновременно и слабостью ударной волны. Оно оказалось одним из тех звеньев, взявшись за которое специалисты приступили к планомерным поискам защиты от нее.

Итак, главные физические характеристики ударной волны — избыточное давление, то есть давление воздуха, превышающее атмосферное, и скоростной напор, а также время действия фазы сжатия и ветрового движения воздуха. Не менее важным оказалось и так называемое давление отражения, которое образуется при действии ударной волны на преграду. Оно способно во много раз превысить избыточное давление в падающей волне.

Какими же путями на основании этих и других физических свойств ударной волны осуществляются за рубежом поиски защиты от нее? (Заметим, что мы рассматриваем здесь только воздушную ударную волну, не затрагивая волну сжатия в грунте и ударную волну ё воде.) Как сообщалось в зарубежной печати, сам человек, без защиты, очень уязвим от воздействия ударной волны. В городе он, например, может получить так называемое косвенное поражение, вызываемое летящими осколками оконных стекол и разрушающихся зданий, при избыточном давлении 0,14 кг/см². Хотя, как сообщала зарубежная печать, световое излучение ядерного взрыва может нанести ему ожоги второй степени на расстояниях, где давление имеет в два раза меньшую величину, то есть 0,07 кг/см².

Однако на основе изучения свойств ударной волны сделаны определенные рекомендации, которые позволяют незащищенному человеку уцелеть при давлениях, в 10 раз и более превышающих названное выше и определяемое величиной его прямого поражения, то есть непосредственным сжатием волной. Для этого надо максимально уменьшить так называемое метательное действие волны, связанное со скоростным напором, и уменьшить вероятность поражения осколками. Все это осуществимо, если после ядерной вспышки, находясь на открытой местности, быстро упасть на землю лицом вниз и головой в направлении взрыва или в противоположную сторону. Времени для этого может быть достаточно. Так, например, на преодоление расстояния в 16 км от эпицентра воздушного взрыва мощностью 10 мгт ударная волна тратит 37 секунд. Площадь тела лежащего человека, подвергающегося действию ударной нагрузки, будет малой, и опасность перемещения его уменьшится. От прямого воздействия ударной волны, и в частности для защиты барабанных перепонок, в этом случае рекомендуется использовать специальные предохранительные капсулы.