На uCrazy 18 лет 1 месяц
Почему при взрыве ядерной бомбы появляется «гриб»
Леонид Гайдай, подготавливая к приемной комиссии свой фильм "Бриллиантовая рука", сделал в его завершении картину ядерного гриба. Расчет известного режиссера оказался абсолютно верным - высокая комиссия от кино согласилась оставить сомнительные с точки зрения соцреализма эпизоды, лишь бы Гайдай согласился убрать ядерный взрыв.
Это было небольшое лирическое отступление, а теперь давайте попробуем разобраться, почему в случае ядерного взрыва образуется облако, напоминающее гриб.
Источник изображения: flickr.com (by philipp igumnov)
Прежде всего, хотим условиться, что разговор пойдет именно о ядерном взрыве, основанном на делении ядер урана или плутония. Термоядерные взрывы, где энергия в основном выделяется за счет термоядерного синтеза, имеют несколько иную форму облака, о них речь в статье не пойдет.
Среди множества вариантов ядерных взрывов (космических и подводных, подземных и надводных) мы будем рассматривать воздушные ядерные взрывы на небольшой высоте (надземные), такие, от которых пострадали Хиросима и Нагасаки.
Взрывы осуществляются на небольшой высоте, чтобы максимально полно использовать выделившуюся энергию для разрушения. Если взрывать на уровне земли, то приличная часть энергии уйдет на образование воронки.
Сразу после ядерного взрыва образуется светящийся шар с температурой в сотни тысяч Кельвин. В течение первой секунды (ее 1/10 части) этот шар стремительно расширяется, достигая диаметра примерно 150 метров. К этому моменту температура внешнего края падает примерно до 8 000 К (для сравнения эффективная температура поверхности Солнца составляет немногим менее 6 000 К). Тут и начинается начинается формирование "ядерного гриба".
Образовавшийся на первой стадии шар состоит из плазмы (в которую превратился под действием высокой температуры атмосферный воздух), которая обладает весьма высокой температурой и сильно разрежена. Этот шар вращается вокруг своей оси с очень большой скоростью. Вследствие таких параметров плазма начинает очень быстро подниматься, сохраняя первоначально диаметр шара - так образуется ножка гриба (ее диаметр со временем увеличивается, но не очень значительно).
Ножка гриба продолжает по-прежнему бешено вращаться, на всей ее площади круга образовываются мощные восходящие потоки - здесь достаточно вспомнить тягу в русской печке. Эти восходящие потоки втягивают в себя окружающий воздух, дым, породу. Ножка гриба приобретает цвет.
Поднимаясь с большой скоростью вверх, содержимое ножки начинает охлаждаться по-прежнему расширяясь.
Наконец, в районе границы тропосферы (определить в километрах сложно из-за отсутствия четкой границы самой тропосферы и различной мощности ядерных взрывов) поднятое вверх вещество уравновешивается воздухом атмосферы. Ножка гриба больше не стремится вниз, а начинает расширяться по горизонтали в определенном уровне высот над землей. Но снизу продолжает поступать смесь газа и породы. По центру поступившее вещество еще некоторое время продолжает двигаться вверх, расталкивая ранее поступивший материал по горизонтали. Растолканный по горизонтали газ имеет темный цвет из-за содержащейся породы - он и образует собой шляпку "ядерного гриба". Поскольку снизу газ продолжает поступать, то над шляпкой образуется определенное навершие - правда видно оно не на каждом изображении.
Последним этапом формирования ядерного гриба является опускание краев шляпки. Происходит это из-за охлаждения газа по краям шляпки, который начинает опускаться вниз. На фотографиях, сделанных в этот момент можно заметить, что края шляпки загнуты вниз. В таком законченном виде ядерный гриб существует еще некоторое время.
Распад ядерного гриба начинается с исчезновения у него ножки. Температура внизу к этому моменту уже упала до такой степени, что, хотя восходящие потоки еще и поддерживаются, засасывать породу и становиться заметными они уже не в состоянии. После распада ножки, шляпка ядерного гриба продолжает расширяться, со временем превращаясь в обыкновенное кучевое облако. Беда этого облака в том, что оно содержит огромное количество радиоактивных пылинок поднятых с поверхности нашей планеты. Эти пылинки выступают концентраторами влаги, радиоактивное облако буквально напитывается водой.
Спустя некоторое время облако уже не в состоянии удерживать содержащуюся в нем влагу, и на землю проливается чрезвычайно радиоактивный дождь. Вред этот дождь приносит неописуемый, так как выпадает множество продуктов радиоактивного распада. Но, как ни странно, есть и один плюс - чаще всего этот дождь гасит пожары вызванные ядерным взрывом.
Напоследок, недавно появившиеся кадры отреставрированного видео первого в мире ядерного взрыва:
Среди множества вариантов ядерных взрывов (космических и подводных, подземных и надводных) мы будем рассматривать воздушные ядерные взрывы на небольшой высоте (надземные), такие, от которых пострадали Хиросима и Нагасаки.
Взрывы осуществляются на небольшой высоте, чтобы максимально полно использовать выделившуюся энергию для разрушения. Если взрывать на уровне земли, то приличная часть энергии уйдет на образование воронки.
Формирование грибовидного облака надземного ядерного взрыва. Источник изображения: flot.com
Сразу после ядерного взрыва образуется светящийся шар с температурой в сотни тысяч Кельвин. В течение первой секунды (ее 1/10 части) этот шар стремительно расширяется, достигая диаметра примерно 150 метров. К этому моменту температура внешнего края падает примерно до 8 000 К (для сравнения эффективная температура поверхности Солнца составляет немногим менее 6 000 К). Тут и начинается начинается формирование "ядерного гриба".
Образовавшийся на первой стадии шар состоит из плазмы (в которую превратился под действием высокой температуры атмосферный воздух), которая обладает весьма высокой температурой и сильно разрежена. Этот шар вращается вокруг своей оси с очень большой скоростью. Вследствие таких параметров плазма начинает очень быстро подниматься, сохраняя первоначально диаметр шара - так образуется ножка гриба (ее диаметр со временем увеличивается, но не очень значительно).
Схема воздушных потоков в грибовидном облаке ядерного взрыва. Источник изображения: wikipedia.org
Ножка гриба продолжает по-прежнему бешено вращаться, на всей ее площади круга образовываются мощные восходящие потоки - здесь достаточно вспомнить тягу в русской печке. Эти восходящие потоки втягивают в себя окружающий воздух, дым, породу. Ножка гриба приобретает цвет.
Поднимаясь с большой скоростью вверх, содержимое ножки начинает охлаждаться по-прежнему расширяясь.
Высота ядерного гриба в зависимости от мощности взрыва. Источник изображения: wikimedia.org
Наконец, в районе границы тропосферы (определить в километрах сложно из-за отсутствия четкой границы самой тропосферы и различной мощности ядерных взрывов) поднятое вверх вещество уравновешивается воздухом атмосферы. Ножка гриба больше не стремится вниз, а начинает расширяться по горизонтали в определенном уровне высот над землей. Но снизу продолжает поступать смесь газа и породы. По центру поступившее вещество еще некоторое время продолжает двигаться вверх, расталкивая ранее поступивший материал по горизонтали. Растолканный по горизонтали газ имеет темный цвет из-за содержащейся породы - он и образует собой шляпку "ядерного гриба". Поскольку снизу газ продолжает поступать, то над шляпкой образуется определенное навершие - правда видно оно не на каждом изображении.
Последним этапом формирования ядерного гриба является опускание краев шляпки. Происходит это из-за охлаждения газа по краям шляпки, который начинает опускаться вниз. На фотографиях, сделанных в этот момент можно заметить, что края шляпки загнуты вниз. В таком законченном виде ядерный гриб существует еще некоторое время.
Источник изображения: helpiks.org
Распад ядерного гриба начинается с исчезновения у него ножки. Температура внизу к этому моменту уже упала до такой степени, что, хотя восходящие потоки еще и поддерживаются, засасывать породу и становиться заметными они уже не в состоянии. После распада ножки, шляпка ядерного гриба продолжает расширяться, со временем превращаясь в обыкновенное кучевое облако. Беда этого облака в том, что оно содержит огромное количество радиоактивных пылинок поднятых с поверхности нашей планеты. Эти пылинки выступают концентраторами влаги, радиоактивное облако буквально напитывается водой.
Спустя некоторое время облако уже не в состоянии удерживать содержащуюся в нем влагу, и на землю проливается чрезвычайно радиоактивный дождь. Вред этот дождь приносит неописуемый, так как выпадает множество продуктов радиоактивного распада. Но, как ни странно, есть и один плюс - чаще всего этот дождь гасит пожары вызванные ядерным взрывом.
Напоследок, недавно появившиеся кадры отреставрированного видео первого в мире ядерного взрыва:
Комментарии1
