Световое излучение ядерного взрыва

Световое излучение ядерного взрыва — это один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой электромагнитное излучение в оптическом диапазоне (ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном), возникающее в результате чрезвычайно высокого нагрева вещества в зоне взрыва. Оно распространяется практически мгновенно (со скоростью света) и может вызывать ожоги открытых участков тела, поражение органов зрения, а также возгорание различных материалов и объектов.

Физическая природа и источники

Световое излучение ядерного взрыва возникает главным образом из-за нагрева до сверхвысоких температур (порядка нескольких миллионов градусов Цельсия) вещества, составляющего огненный шар (светящуюся область). Основными источниками излучения являются:

• Воздух и пары материалов, входящие в состав огненного шара, которые при такой температуре переходят в состояние плазмы.
• Твёрдые частицы (пыль, сажа, обломки), которые также нагреваются и начинают излучать в широком спектре.

Спектр светового излучения ядерного взрыва близок к спектру абсолютно чёрного тела, нагретого до температуры, характерной для данной фазы взрыва. В начальный момент (первые миллисекунды) преобладает жёсткое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, однако по мере расширения и остывания огненного шара максимум излучения смещается в видимую и инфракрасную области.

Характеристики и параметры

Основными параметрами, определяющими поражающее действие светового излучения, являются:

• Световой импульс — количество световой энергии, падающей на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения излучения, за всё время свечения. Измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м²) или калориях на квадратный сантиметр (кал/см²). Величина светового импульса зависит от мощности взрыва, расстояния от эпицентра, состояния атмосферы (прозрачности, облачности) и высоты взрыва.
• Длительность свечения — время, в течение которого интенсивность излучения остаётся значительной. Для взрывов малой мощности (до 10 кт) длительность составляет доли секунды, для взрывов средней мощности (100 кт) — несколько секунд, для мегатонных взрывов — до 10–20 секунд и более.
• Форма импульса — характер изменения интенсивности излучения во времени. Обычно имеет два максимума: первый (короткий и очень яркий) — в момент образования огненного шара, второй (более длительный и менее интенсивный) — при его расширении и остывании.

Поражающее действие

Световое излучение ядерного взрыва способно вызывать у людей и животных следующие виды поражений:

Ожоги кожи

• Первичные ожоги — возникают непосредственно от воздействия светового излучения на открытые участки тела. Степень ожога зависит от величины светового импульса и защитных свойств одежды. При импульсе около 2–4 кал/см² возникают ожоги I степени (покраснение), при 4–8 кал/см² — II степени (пузыри), при 8–12 кал/см² и более — III и IV степени (омертвение тканей, обугливание).
• Вторичные ожоги — возникают от воспламенения одежды или окружающих предметов.

Поражение органов зрения

• Временное ослепление — возникает при взгляде на яркую вспышку, особенно в ночное время или в условиях плохой видимости. Может длиться от нескольких секунд до нескольких минут.
• Ожог сетчатки — происходит, если световое излучение фокусируется хрусталиком глаза на сетчатку. Это возможно при взгляде на взрыв с большого расстояния, особенно в ясную погоду. Ожог сетчатки может привести к частичной или полной потере зрения в поражённом глазу.
• Помутнение хрусталика (катаракта) — может развиться через несколько месяцев или лет после воздействия интенсивного светового излучения.

Возгорание и пожары

Световое излучение способно воспламенять легковоспламеняющиеся материалы (сухую траву, листву, бумагу, ткани, бензин) на значительных расстояниях от эпицентра взрыва. Это приводит к возникновению множественных очагов пожаров, которые могут сливаться в огневые штормы, особенно в городах с плотной деревянной застройкой.

Защита от светового излучения

Защита от светового излучения основана на его свойствах: оно распространяется прямолинейно и не проникает через непрозрачные преграды. Основные меры защиты:

• Укрытие в убежищах и укрытиях — любое укрытие (подвал, погреб, специальное убежище) полностью защищает от прямого светового излучения.
• Использование складок местности — овраги, канавы, холмы, стены зданий могут служить естественными экранами.
• Светозащитная одежда — плотная, светлая (отражающая) одежда, закрывающая все участки тела, значительно снижает риск ожогов. Белая ткань отражает до 80–90% светового излучения, тёмная — поглощает большую часть.
• Защита глаз — категорически запрещается смотреть на вспышку взрыва. Необходимо немедленно закрыть глаза или отвернуться, а также использовать любые светофильтры (тёмные очки, закопчённое стекло).
• Правильное поведение — при вспышке необходимо немедленно упасть на землю лицом вниз, закрыв голову руками и спрятав открытые участки тела. Это позволяет избежать прямого попадания излучения на кожу и глаза.

Зависимость от условий взрыва

Поражающее действие светового излучения существенно зависит от ряда факторов:

• Мощность взрыва — с увеличением мощности радиус поражения возрастает, но не пропорционально, а примерно как корень кубический из мощности.
• Высота взрыва — при наземном взрыве значительная часть энергии поглощается и рассеивается пылью и парами грунта, поэтому световой импульс на небольших расстояниях может быть меньше, чем при воздушном взрыве той же мощности. При высотном взрыве (в стратосфере) излучение распространяется на огромные расстояния, но его интенсивность на поверхности Земли может быть ниже из-за поглощения в атмосфере.
• Прозрачность атмосферы — туман, дымка, облачность, дождь, снегопад сильно ослабляют световое излучение. В ясную погоду радиус поражения максимален. В условиях сильной задымлённости или пылевой бури излучение может быть ослаблено в десятки раз.
• Время суток — в ночное время видимость вспышки и временное ослепление могут быть более выраженными, но ожоговое действие зависит только от светового импульса.

Сравнение с другими поражающими факторами

Световое излучение является одним из трёх основных поражающих факторов ядерного взрыва наряду с ударной волной и проникающей радиацией. Его доля в общем энергетическом балансе взрыва составляет около 30–35% (для воздушных взрывов средней мощности). Для сравнения:

• Ударная волна — около 50% энергии.
• Проникающая радиация — около 5% энергии.
• Радиоактивное заражение — около 10–15% энергии (остаточное излучение).

Световое излучение отличается от ударной волны тем, что действует практически мгновенно, не создавая механических разрушений, но вызывая термические поражения. По сравнению с проникающей радиацией, оно имеет гораздо большую дальность действия, но его поражающее действие легче ослабить простыми средствами защиты.

Применение в военном деле

Световое излучение учитывается при планировании ядерных ударов, особенно по городам и промышленным объектам. Для увеличения его поражающего действия применяются специальные виды ядерных боеприпасов (например, с усиленным выходом светового излучения), а также воздушные взрывы на оптимальной высоте. В то же время, для защиты личного состава и техники разрабатываются специальные светозащитные средства и тактические приёмы.

Источники

1. Ядерное оружие и его поражающие факторы. — М.: Воениздат, 1985.
2. Действие ядерного оружия. — М.: Издательство Министерства обороны СССР, 1963.
3. Защита от оружия массового поражения. — М.: Воениздат, 1989.
4. Физика ядерного взрыва. — М.: Наука, 1997.
5. Сборник нормативов по гражданской обороне. — М.: Издательство МЧС России, 2005.