<--- Теоретическое обоснование явлений, сопровождающих ядерный взрыв (введение) --->
Явления, которые возникают при ядерном взрыве вслед за чрезвычайно быстрым освобождением энергии в большом количестве, — это прежде всего результат взаимодействия кинетической энергии осколков деления и светового излучения c окружающей средой. Точная природа этого взаимодействия, а следовательно, непосредственно и косвенна наблюдаемое действие, которое оно вызывает, зависит от таких свойств окружающей среды, как её температура, давление, плотность и состав. Именно различньые комбинации упомянутых свойств окружающей среды дают ответы на вопросы, связaнные c описанными в данной главе ядерными взрывaми — вoздушным, на большой высоте, наземным (надводным) и подземным (подводным).
Сразу же после взрыва температура продуктов взрыва составляет несколько десятков миллиoнов градусов, a давление многие миллионы атмосфер. В результате многочисленных, неупругих столкновений осколков деления c частицами среды часть их кинетической энергии превращается во внутреннюю энергию этих
частиц и энергию излучений. Некоторая часть электронов полностью вылетает из атомов, a другая часть повышает свою энергию (то есть электроны становятся возбужденными), оставаясь при этом в атоме. B течение чрезвычайно короткого промежутка времени, вероятно в какие-нибудь сотые доли микроcекунды, продукты взрыва, по существу, состоят из ядер атомов, полностью или частично лишённых электронов, и из соответствующих свободных электронюв. Многие из этих атомов находятся в возбуждённом состоянии. Поэтому такая система мгновенно испускает электромагнитное излучение, природа которого определяется температурой. Поскольку эта температура составляет несколько десятков миллионов градусов, большая часть энергии испускается в виде мягких рентгеновских лучей.
Первичное электромагнитное излучение, которое испускается во время взрыва, поглощается атомами и молекулами окружающей среды. Следовательно, эта среда нагревается, a образующийся при этом огненный шар снова излучает часть заключенной в нём энергии в виде светового излучения, лежащего главным образом в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном участках спектра. Остальная энергия взрыва уносится ударной волной, образующейся в окружающей среде в той последовательности, какая приводится ниже. B конечном итоге, по существу, вся энергия светового излучения (и ударной волны) поглощается средой и проявляется в виде тепла, хотя оно и может быть рассеяно на большой площади. B плотной среде, какой являются грунт или вода, поглощение энергии происходит на небольшом расстоянии от центра взрыва; однако в воздухе световое излучение распространяется на значительное расстояние. Действительный характер распространения светового излучения, как об этом будет сказано ниже, зависит от плотности воздуха.
Кроме механизма передачи части кинетической энергии осколков деления в окружающую среду, описанного выше, существует также другой механизм этой передачи. Он вытекает из явления, назывaемого гидродинамическим сопряжением энергии взрывa c окружающей средой. Ввиду чрeзвычайно высокого давления, создаваемого при взрыве ядерного боеприпаса, его остатки, состоящие из продуктов взpыва, стремятся расшириться во все
стороны от центра взрыва с очень большой скоростью. Таким образом, беспорядочная кинетическая энергия отдельных атомов и других частиц превращается в направленную энергию движения всей массы продуктов взрыва. Спустя несколько микросекунд после взрыва почти все продукты взрыва оказываются в сравнительно тонкой оболочке, обладающей высокой плотностью и называемой гидродинамическим фронтом. Начальная температура этого фронта составляет около миллиона градусов, и он перемещается со скоростью несколько сотен километров в секунду. Когда гидродинамический фронт соприкасается c окружающей средой, он действует подобно быстро движущемуся поршню. Таким образом, энергия передаётся среде в виде импульса, создавая ударную волну c крутым фронтом. Поэтому энергия массы продуктов взрыва передаётся в окружающую среду как энергия волны детонации и ударной волны.
Кинетическая энергия продуктов деления, составляющая около 85% всей энергии взрыва, распределяется между световым излучением, c одной стороны, и ударной волной — с другой, в соотношениях, зависящих главным образом от характера окружающей среды. Чем выше плотность среды, тем больше степень сопряжения между нею и гидродинамическим фронтом продуктов взрыва. Следовательно, если взрыв происходит в среде с высокой плотностью, например в воде или грунте, то значительно большая часть кинетическом энергии продуктов деления превращается в энергию
волны сжатия или ударной волны по сравнению со взрывом в среде c меньшей плотностью, например в воздухе. C другой стороны, при взрыве на очень больших высотах, где давление воздуха чрезвычайнo мало, лишь небольшая доля кинетической энергии продуктов деления проявляется в виде ударной волны. B любом случае форма и количество энергии будут зависеть также от характера окружающей среды.
