Почему ядерные бомбы образуют грибовидные облака?

Все мы знаем одно простое правило: если на горизонте виднеется облако в форме гриба — пора либо бежать, либо мириться с неизбежным. Когда взрывается ядерная бомба, энергия выбрасывается во все стороны без разбора. Так почему вместо расширяющегося огненного шара токсичные взрывы приводят именно к облакам такой необычной формы? Разбираемся.

По словам Кэти Лундквист, исследователя вычислительной техники из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, начальный выброс энергии формирует сферу горячего воздуха. Поскольку тепло поднимается вверх, середина воздушной колонны испытывает большую текучесть, чем края.

Гигантский флюидный столб имеет низкую плотность в середине — прямо как кекс в духовке: пока центр ждет своей очереди на выпекание, тесто по краям уже начало обретать форму. Затем возникшая «шляпка» закручивается в вихрь и утягивает за собой «ножку».

За счет подъема всей колонны поднимается и «шляпка». Более холодный воздух за ее пределами охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды.

Это приводит к тому, что поднимающийся пузырь искажается, принимая форму пончика. А поскольку молекулы горячего воздуха перемещаются, невероятно быстро отталкиваясь друг от друга, они создают между собой такое большое пространство, что образуют почти вакуум. Частицы пыли, которые содержат радиоактивные вещества, становятся ядрами конденсации. В результате выпадают радиоактивные осадки, угрожающие всему живому.

Ядерные бомбы, сброшенные во время войны, и проведенные научные эксперименты показывают, что на Земле могут образовываться грибовидные облака, но как насчет космоса? Если бы Луна взорвалась, увидели бы мы в небе гриб? По словам Лундквист, такое просто невозможно. Для этого потребуется атмосфера. Подобные махинации не могут произойти в вакууме. Безвоздушная среда Луны не может исказить первоначальную сферу.

Так же, как в природе растут разные виды грибов, существуют и разные формы грибовидных облаков. В зависимости от взрывной мощности бомбы и высоты, на которой она взрывается, получившееся грибовидное облако имеет разные характеристики.

Например, облака от взрывов, прогремевших над Хиросимой и Нагасаки, образовались из двух основных частей. Первая наполнилась волнами белого газа наверху, состоящего из продуктов испарения самой бомбы и конденсации воды из окружающего воздуха. Другая представляла собой ствол из коричневого материала и обломков, торчащий из земли.

«Шляпка» и «ножка» этих облаков не соприкасались, потому что бомбы взорвались высоко, почти на высоте 610 м над землей. И хотя взрывы нанесли огромный ущерб, они оказались довольно слабыми по сравнению с оружием более позднего производства.

Лундквист и ее коллеги из лаборатории изучают подобные явления, чтобы в случае ядерного кризиса они могли оперативно предсказать радиоактивные осадки, а затем дать рекомендации по устранению последствий.

Хотя угроза конца света реальна, совокупные арсеналы мира содержат всего лишь 10 тыс. ядерных бомб по сравнению с более чем 60 тыс. в 1980-х гг. Мир надеется на всеобщее разоружение. В таком случае нам никогда не придется размышлять о природе грибовидных облаков на горизонте.

━━━━━

Анастасия Дегтярева