IV. Ударная волна

IV. Ударная волна

Атомная бомба, сброшенная на Хиросиму, относилась к оружию взрывного действия, так как больше половины всей энергии взрыва (точнее, 60 %) выделилось в форме ударной волны. Нужно отметить, что ударная волна атомного взрыва действует в течение сравнительно продолжительного времени порядка одной или даже нескольких секунд, в то время как ударная волна обычного взрыва — лишь в течение миллионных долей секунды.

В месте взрыва создается область сверхвысокого давления, измеряемого, по-видимому, миллиардами атмосфер. Эта область распространяется во всех направлениях в форме ударной волны, образующейся в результате сжатия воздуха взрывными газами.

1. Действие ударной волны на людей.

Следует различать прямое и косвенное действие ударной волны на людей.

а) При условии, разумеется, что человек не погибнет под обломками зданий, высокое избыточное давление во фронте ударной волны причинит ему увечье.

Так, в Хиросиме в радиусе 1500 м от эпицентра взрыва наблюдалось избыточное давление в 1 кг/см², при котором у незащищенных людей обычно лопаются барабанные перепонки. В радиусе 700 м от эпицентра взрыва избыточное давление составляло 7–8 кг/см², что вызывает кровоизлияние в легкие. Наконец, в радиусе 300 м избыточное давление достигало 30 кг/см², что приводит к серьезному общему поражению организма, в 50 % случаев со смертельным исходом[4].

б) Так называемое косвенное действие ударной волны гораздо опаснее. Распространяясь с колоссальной скоростью, ударная волна превращает все предметы в настоящие метательные снаряды, так что находящиеся вне укрытий люди подвергаются смертельной опасности. Поэтому защищаться в основном следует от косвенного действия ударной волны.

2. Действие ударной волны на различные сооружения.

Ударная волна представляет собой сложное явление, в котором следует хорошо разобраться,

а) Действие падающей ударной волны.

На фотографиях, сделанных на месте атомных взрывов в Японии, видно, что после взрывов там ничего не осталось; как будто какие-то гигантские машины все сравняли с землей. Американцы считают, что при ядерном взрыве избыточное давление в эпицентре взрыва должно составлять 3–5 кг/см², или 30–50 т/м². Наши постройки неспособны выдерживать таких давлений. Максимальная нагрузка, которую в состоянии выдержать обычные здания, не превышает 300–500 кг и лишь в исключительных случаях одну или несколько тонн на квадратный метр, поэтому давления порядка нескольких десятков тонн на квадратный метр оказываются им не под силу. Избыточное давление 0,2 кг/см² причиняет зданиям (особенно окнам и дверям) значительные повреждения; при избыточном давлении 0,3–0,4 кг/см² гнутся металлические каркасы зданий и трескаются кирпичные стены; наконец, при избыточном давлении 1,6 кг/см² разрушаются обычные железобетонные постройки. Вышеприведенные цифры показывают, что при атомном взрыве могут уцелеть лишь такие особо прочные сооружения, как мосты, здания из монолитного железобетона и т. п., все остальное будет разрушено. Этим громадным избыточным давлением объясняется и то обстоятельство, что на месте атомного взрыва отсутствует характерная для обычной бомбардировки картина разрушений.

Избыточное давление в эпицентре взрыва является исходной величиной, зная которую, а также учитывая характер цели и мощность бомбы, можно заранее рассчитать оптимальную высоту взрыва. Само собой разумеется, что с увеличением мощности бомбы должна возрасти и высота взрыва.

б) Эффект Маха.

Когда падающая ударная волна достигает поверхности земли, образуется отраженная волна. Последняя, распространяясь в среде, обладающей высокой температурой, перемещается с большей скоростью, чем первая, и догоняет ее. Происходит интерференция, подобная той, которую можно наблюдать, бросив в воду камень. В результате этой интерференции падающей и отраженной волн возникает явление, называемое эффектом Маха[5]. Кажется, будто огромная стена, перемещаясь с колоссальной скоростью (порядка 3000 м/сек у самого эпицентра и около 340 м/сек на расстоянии 50 м от эпицентра), сметает все на своем пути. Можно сказать, что ударная волна движется в среднем со скоростью звука (340 м/сек). Следовательно, за 3 сек. она проходит 1600 м, за следующие 4 сек. — еще 1600 м и, наконец, за следующие 5 сек. — примерно столько же. Поражающее действие головной волны может быть в 6 раз сильнее, чем действие падающей ударной волны, и если здания в районе эпицентра рушатся вследствие большого избыточного давления, действующего сверху, то на значительном удалении от эпицентра они опрокидываются в результате воздействия головной ударной волны, распространяющейся параллельно поверхности земли. При взрыве каждая точка пространства в течение очень короткого времени испытывает чрезвычайно высокое давление, которое постепенно уменьшается и становится даже ниже атмосферного, причем время действия пониженного давления больше, чем избыточного. Этим объясняется то обстоятельство, что оконные стекла в домах после атомного взрыва оказываются иногда выбитыми в направлении, обратном движению ударной волны.

в) В зависимости от удаления от эпицентра взрыва в Хиросиме наблюдалось следующее действие ударной волны на сооружения:

— в радиусе 800 м были разрушены все строения, за исключением нескольких железобетонных административных зданий антисейсмической конструкции (зона А);

— в радиусе 800–1600 м металлические каркасы домов уцелели, но сами здания были сильно повреждены (зона Б);

— в радиусе 1600–2400 м были серьезно повреждены деревянные каркасы и кровля зданий. Здесь необходимо было провести полную эвакуацию населения (зона Б);

— в радиусе 2400–3200 м наблюдалось повреждение окон, стен, кровли. Эвакуация населения из этой зоны не была обязательной (зона Г);

— наконец, в радиусе от 3200 м и больше (примерно до 10 км) были выбиты стекла, с крыш сорвана черепица, потрескались стены.

Выше мы рассмотрели действие ударной волны при воздушном взрыве. Каково же будет ее действие при взрыве другого вида?

В результате наземного взрыва атомной бомбы образуется воронка радиусом до 100 м (для номинальной бомбы). Как правило, она имеет небольшую глубину и по своей форме отличается от воронок, образующихся в результате взрыва обычных бомб. Одновременно со взрывом ощущается довольно сильный сейсмический толчок. Разрушения в этом случае вызываются в основном ударной волной; площадь их вдвое меньше, чем при воздушном взрыве.

Незащищенные люди, находящиеся вблизи от места взрыва, получают серьезные ранения, однако радиус зоны поражения будет меньше, чем при воздушном взрыве.

При подземном взрыве образуется воронка радиусом более 100 м и глубиной до 30 м; ощущается сейсмический толчок, как при землетрясении. В результате этого толчка происходит перекос зданий, образуются трещины в стенах и фундаменте на довольно большом удалении от места взрыва в зависимости от характера грунта. Если взрыв произошел в песчаном грунте, серьезные повреждения фундамента и стен наблюдаются в радиусе до 500 м, тогда как при взрыве в глинистой почве они отмечаются в радиусе до 1500 м.

Наконец, при подводном взрыве находящиеся на берегу здания могут быть разрушены на таком же расстоянии, как и при подземном взрыве. Корабли, пирсы и молы получают серьезные повреждения в радиусе 800 м от места взрыва. Образующиеся в результате взрыва мощные волны могут затопить портовые сооружения и причинить им серьезные повреждения.