Шипение снарядов

…Начинается все с Комптон-эффекта [69] в ходе которого образуются электроны отдачи. Магнитное поле Земли, не сообщая заряженной частице кинетическую энергию, «закручивает» ее траекторию (рис. 3.60). Но движение, отличное от равномерного и прямолинейного, есть движение с ускорением — так учит нас школьный курс механики; хотя и не изучаемая подробно в школе, наука электродинамика учит еще и тому, что двигающийся с ускорением заряд излучает. Излучение это тоже электромагнитное, то есть представляет собой колебания электрического и магнитного полей — как и свет, со скоростью которого они распространяются. Характеристики электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) отличаются от характеристик породившего его гамма излучения лишь количественно, но зато — на много порядков. Начнем с того, что в энергию ЭМИ переходит лишь 0,6 % энергии гамма квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Еще более различаются частоты колебаний: у ЭМИ — килогерцы-мегагерцы, у его «родителя» — на пятнадцать порядков бо́льшие.

Рис. 3.60

В иллюстрации Комптон-эффекта (слева вверху), вызывающего формирование ЭМИ ЯВ, многие объекты стилизованы: электромагнитные излучения изображены простыми синусоидами, хотя они представляют колебания напряженностей электрического и магнитного полей. Изображение атома несколько ближе к реальности: электроны в нем не представляют компактные частицы, вращающиеся по орбитам, а в соответствии с принципом Гайзенберга «размазаны» по ним (автор также попытался изобразить орбиты, соответствующие различным энергетическим состояниям). Принцип неопределенности следует из квантовой природы частиц: точности одновременного определения координаты и скорости частицы связаны константой. Характерный размер ядра на несколько порядков меньше размеров электронных орбит (а не в несколько раз, как на рисунке), но в ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно также может находиться в различных энергетических состояниях (основном или возбужденных).

Углы рассеяния и отдачи при Комптон-эффекте невелики, так что от точки взрыва расходится ток электронов, быстро опережающих намного более тяжелые ионы, за счет чего происходит разделение зарядов (справа вверху). Сферически-симметричная система зарядов излучать не может, однако плотность воздуха меняется с высотой, что вносит асимметрию и в плотность зарядов. Параметры такого электрического диполя при движении зарядов разных знаков меняются, при этом генерируется излучение, мощность которого пропорциональна второй производной дипольного момента по времени.

Деформация магнитного поля образованным ядерным взрывом, хорошо проводящим плазмоидом (не в масштабе, в центре справа) вызывает излучение вследствие изменения магнитного момента.