¿Por qué las armas nucleares explotan tan alto?

Hay varias razones por las cuales la doctrina de armas nucleares más estratégicas, e incluso algunas tácticas, requiere ráfagas de aire en altitud en lugar de detonación a nivel del suelo o de impacto.

El primero, como se dio cuenta durante la planificación de objetivos para las primeras misiones de bombardeo atómico de los EE. UU. Sobre Japón, fue que el poder destructivo de un arma nuclear, al menos en un objetivo civil no endurecido o nominalmente, como una ciudad, estaría lejos mayor si la detonación ocurrió a cierta distancia sobre el suelo en lugar de a nivel del suelo. Esencialmente, esto se debe a que con una explosión de aire, el poder explosivo de la bola de fuego puede extenderse directamente hacia abajo y hacia afuera sin ser impedido de ninguna manera por la topografía o la geografía. En Hiroshima, donde la ciudad se construyó en un terreno casi completamente nivelado, la explosión de aire funcionó a la perfección. A pesar del menor rendimiento de Little Boy en relación con la bomba “Fat Man” utilizada en el siguiente ataque de Nagasaki, aproximadamente 16,7 KT versus 22-24 KT según la mayoría de las estimaciones, la bomba de Hiroshima fue mucho más mortal en términos de víctimas y también, probablemente , en términos de la destrucción total. Nagasaki, sin embargo, fue (y está) construido dentro y alrededor de una serie de crestas. Estos sirvieron para limitar parcialmente la explosión y limitaron en gran medida las bajas, aunque la destrucción fue total e inmediata alrededor del sitio de la detonación real, la enorme fábrica Mitsubishi Torpedo Works.

La segunda razón por la que se prefieren las ráfagas de aire no se hizo completamente aparente hasta algún tiempo después de la guerra, ya que la electrónica reemplazó a la tecnología analógica y se dio cuenta de que, tan útiles como son, la electrónica tiene un talón de Aquiles. Este es el fenómeno del EMP, el “pulso electromagnético”. EMP es increíblemente destructivo para todos, excepto para la electrónica más resistente. Se ha dicho que la vida nacional estadounidense tal como la conocemos sería casi aniquilada por una sola detonación nuclear grande (o termonuclear) en la atmósfera superior. No sé cuántas simulaciones realistas se han realizado a lo largo de los años para determinar si esto era realmente cierto, pero supuestamente todos o casi todos los dispositivos electrónicos no militares serían totalmente lobotomizados por tal ataque, y quedarían casi totalmente inertes. En resumen: estarían fritos. Estamos hablando de todos o casi todos los teléfonos celulares y teléfonos inteligentes, televisión, toda o casi toda la red de servicios públicos, y así sucesivamente.

En cuanto a las pruebas de explosiones aéreas de armas nucleares, esto ha sido prohibido por algún tiempo por un tratado internacional. Es probable que Israel y Sudáfrica, trabajando juntos en sus propios proyectos “fuera de la ley” en la década de 1970, probaron uno o más dispositivos en los desechos remotos del Océano Índico. Pero estas son las últimas detonaciones de ráfagas de aire en la historia humana hasta donde se sabe o se reconoce en el ámbito público.

La ráfaga de aire generalmente está entre 100 y 1,000 m (330 a 3,280 pies) sobre el hipocentro para permitir que la onda de choque de la explosión impulsada por fusión o fisión rebote del suelo y vuelva a sí misma, creando una onda de choque que es más fuerte que una detonación a nivel del suelo. Este “vástago de mach” solo se produce cerca del nivel del suelo, y tiene una forma similar a la letra Y cuando se ve desde un lado.

Una onda expansiva que se refleja desde una superficie y forma un vástago mach.

El estallido de aire también minimiza las consecuencias al evitar que la bola de fuego toque el suelo, limitando la cantidad de escombros que se vaporizan y arrastran en la nube de escombros radiactivos. Para la bomba de Hiroshima, se eligió una ráfaga de aire de 550 a 610 m (1.800 a 2.000 pies) sobre el suelo “para lograr los máximos efectos de explosión y para minimizar la radiación residual en el suelo, ya que se esperaba que las tropas estadounidenses pronto ocuparan la ciudad”. .

(Copiado de Wikipedia)

Desiree Arceneaux tiene razón para las pruebas nucleares.

La mayoría del diseño estratégico de ojivas se realizó para objetivos blandos de contravalor: leer ciudades.

El diseñador está tratando de comprender los efectos nucleares y está tratando de lograr algún objetivo deseado y, en el caso de objetivos blandos, una explosión de aire causa el mayor efecto de daño en ese caso.

Otros dispositivos y armas tienen otros objetivos como objetivos endurecidos. Un viejo jefe trabajaba en penetradores terrestres, otro amigo trabajaba en ojivas nucleares ABM (lo conseguí para que diera una charla pública sobre por qué justificó este trabajo durante la guerra fría), un viejo compañero de oficina hizo un período posterior trabajando en ojivas tácticas de (blindado ) columnas de tanques, etc. Y hubo proyectos de excavación, construcción de túneles, fracturación hidráulica, etc. Y en el agua, en espacios bajos, etc. Y sí, estudiaron explosiones en la superficie a nivel del suelo (múltiples tipos diferentes (por ejemplo, contacto versus retraso) )

Esto se llama una “explosión de explosión de aire”

Las armas nucleares son detonadas muy por encima del suelo para maximizar la onda de choque que crea porque si la detonas por encima del suelo, la onda de choque de la explosión rebotará del suelo sobre el arma y golpeará el suelo nuevamente con una onda de choque que es más fuerte que la onda de choque que se creará si la explotas en el suelo.

La explosión de estallido de aire también minimiza el efecto de lluvia (radiación) porque la explosión está muy por encima del suelo, no alcanzó muchos escombros para ser succionada por la nube de escombros radiactivos y minimiza su propagación. Esto normalmente se hace para que el nivel radiactivo en el área del objetivo se minimice y sea lo más corto posible porque el área del objetivo está planificada para ser ocupada o ingresada pronto, por ejemplo, esto sucede en Hiroshima, que se planeó ocupar pronto en el próxima caída de la operación.

Las ráfagas de aire generalmente se calculan para maximizar el daño de la explosión con un razonamiento menor detrás de minimizar las consecuencias. Dicho esto, las armas nucleares destinadas como ataques de contrafuerza contra los silos de misiles de un oponente y los bunkers de comando seguramente serán explosiones superficiales o explosiones superficiales superficiales para dañar o destruir los silos de misiles endurecidos. Puede haber algunas ráfagas de aire lanzadas para dañar los misiles bajo impulso, pero los ataques de contrafuerza serán en gran parte explosiones superficiales o subterráneas poco profundas usando bombas de tipo bunkerbuster o vehículos recreativos. Esos producirán numerosas consecuencias.

Porque, si probaron un arma nuclear más cerca del suelo, las consecuencias podrían ser desastrosas. Cuando se detona un arma nuclear, un átomo se divide a través de un proceso llamado fisión nuclear. Las fisiones nucleares liberan toneladas de radiación que podrían matar animales, plantas y personas a miles de kilómetros a la redonda. Sin embargo, las armas nucleares ya no son probadas por ningún miembro de la ONU, y por una buena razón. Incluso las pruebas son devastadoras y tienen graves consecuencias para el ecosistema, incluso a gran altitud porque el poder de la explosión es muy grande.

Las detonaciones nucleares operacionales generalmente ocurren a una altitud de aproximadamente una milla.

La razón de esto es que el área geográfica más amplia posible recibe la peor parte de la explosión. Si toca el suelo antes de detonar, el radio de explosión sería mucho más pequeño, aunque tendría un gran cráter en el suelo. También es bastante cierto que la ojiva probablemente viajaría varios pies hacia la tierra antes de que finalmente ocurriera la detonación, en cuyo caso la tierra absorbería gran parte de ella y la mayor parte del resto se dirigiría hacia arriba, en lugar de hacia afuera.

Las explosiones a nivel del suelo causan una destrucción intensa en la zona cero por el calor y la radiación. Sin embargo, gran parte de la explosión se absorberá haciendo un gran cráter en el suelo.

Las ráfagas de aire a 1000–20,000 pies más o menos maximizan la destrucción de la explosión: la explosión de aire nivela edificios y estructuras a kilómetros a la redonda, mucho más que una explosión en el suelo. La exposición a la radiación será mayor.

Las ráfagas a gran altitud de 100,000 pies y más son para efectos EMP: el pulso electromagnético desarrolla un gran campo eléctrico de alta energía que durante muchas millas a la redonda apagará las entradas y salidas de cualquier dispositivo electrónico (automóviles, radios, computadoras, teléfonos, teléfonos celulares, Televisores) a través de la recolección desde el cableado. Durante cientos de millas alrededor del EMP interrumpirá las comunicaciones y las operaciones de la electrónica, incluso si el EMP no los destruye instantáneamente.

Las explosiones nucleares que tocan el suelo causan escombros radiactivos que seguirán al viento y enfermarán a favor del viento.

Una ráfaga de aire evitará provocar caídas, pero destruirá, por sobrepresión, cualquier cosa debajo de ella.

Las pruebas nucleares a gran altitud se orientaron hacia la comprensión de los efectos de las detonaciones nucleares en lugar de los resultados de combate per se . En particular, las primeras pruebas de gran altitud (los disparos de naranja, teca y yuca dentro de la “Operación Hardtack I”) produjeron bastantes resultados que no habían sido predichos por los modelos teóricos existentes; Se consideró que estos resultados inesperados justificaban un mayor estudio.

Como se explica a continuación, la física de las explosiones significa que la explosión NO SERÍA más devastadora si la explosión estuviera a nivel del suelo.

Dicho esto, para algunos propósitos puede ser beneficioso tener la explosión a nivel del suelo (o por debajo) ya que la onda de choque transmitida por el suelo sería más fuerte.

Principalmente porque cuanto más explota, mayor es la distancia para viajar al suelo, por lo que la explosión y los desechos viajan más. Al tenerlo más lejos, los desechos pueden extenderse mucho más lejos, cubriendo un área más grande y creando más daño.

Las bombas nucleares, a diferencia de las bombas convencionales, utilizan la expansión del aire, es decir, el “viento” como fuerza devastadora. Las bombas convencionales usan el poder destructivo del schrapnel, es decir, las partes de acero que vuelan alrededor.

Si una bomba nuclear cayera al suelo, muchos de los edificios circundantes serían destruidos, pero al mismo tiempo, también detendrían en gran parte las olas destructivas. Si una bomba nuclear explota sobre todos los edificios, aumenta dramáticamente la destrucción.

Una ráfaga de aire a altitud minimiza las consecuencias.

Me dijeron que era un daño máximo con efectos residuales mínimos. Supongo que eso solo confirma lo que ya se ha dicho aquí.

Gracias por la pregunta Subhan.