Si una bomba nuclear fuera detonada en lo profundo del océano, ¿qué pasaría en la superficie?
Además de poder transmitir y absorber energía de manera más efectiva, el fluido de gravedad también puede comprimir y amortiguar la energía de una explosión nuclear en poco tiempo a través de una presión anular, reduciendo en gran medida el radio de explosión nuclear. La diferencia entre una explosión en el aire y una explosión en diferentes entornos submarinos es que el tiempo de acción general de una explosión nuclear es más corto, la forma de onda de choque se transmite más rápido y la onda de choque es más capaz de moldear el poder destructivo. pendientes pronunciadas y avalanchas en las profundidades del mar, el cuerpo de agua es La presión anular no puede bloquear la liberación instantánea de energía y puede atrapar y convertir la liberación de energía, lo que equivale a una explosión nuclear en el mar. En las profundidades del mar, la presión anular de la masa de agua no puede bloquear la liberación instantánea de energía de una explosión nuclear, y puede atrapar y convertir la liberación de energía, lo que equivale al amortiguador de un vehículo de motor o a dos traficantes de personas. Durante todo el proceso, la explosión nuclear La energía de la explosión se consumirá en forma de cambios en la presión del agua y el movimiento de las corrientes oceánicas profundas.
Haz la siguiente comparación según la fórmula masa-energía y la gravedad. fórmula de aceleración:
Fórmula masa-energía ①:
e=mc?,
e es julio j, m es kilogramo, c ¿300.000 kilómetros?
Fórmula de aceleración de la gravedad ②
f=ma
La unidad de f es N Newton metros, m es kilogramo, a es aceleración metro/(segundo al cuadrado)
J=W=f*s =msa=m metros? /s? = 1 kg* m?/(seg-cuadrado)
Dado e=J en la Fórmula 2, después de la síntesis:
Convertir c en la Fórmula 1 es m^? /s^? en la Fórmula 2
La masa de consumo de cien gramos en la Fórmula ① se convierte en el cambio de presión y el movimiento de aceleración de una masa de gran tonelaje en las corrientes oceánicas profundas en la Fórmula 2. fluido Los cambios de movimiento son complejos y el modelo del proceso de explosión es difícil de derivar con precisión.
Las profundidades del mar tienen una enorme masa de agua que puede absorber completamente la energía de una explosión nuclear. Explosión nuclear, los cambios en la presión del fluido básicamente no afectarán el nivel del mar. La transmisión tuvo un impacto demasiado grande, con la aparición de varias olas y algunas burbujas de agua. Si fuera de noche, debería poder ver la radiación espectral de alta temperatura. En los primeros segundos de los destellos y explosiones nucleares submarinos, y las partículas de iones cargados producidas por las explosiones nucleares, aún puedes sentarte en el agua, dar un paseo en bote o surfear en una tabla de surf sin estar protegido por varios kilómetros de agua.
También puede hacerlo la energía contenida en una corriente oceánica profunda bajo el Océano Pacífico. Sin embargo, además de las grandes explosiones, el nivel del mar del Pacífico no tiene nada de especial. Radio de explosión, las ondas sonoras submarinas causadas por explosiones nucleares en aguas profundas también provocarán la extinción de muchas especies de aguas profundas. Por lo tanto, las explosiones nucleares en aguas profundas no son divertidas.
Amigos, utilicen la Bomba Tsar equivalente a 53 millones de toneladas de TNT (Big Ivan, la bomba nuclear más grande jamás probada por humanos) hasta la Fosa de las Marianas y el Abismo Fitchards (el punto más profundo de la Tierra conocido por humanidad), 11034 metros bajo el mar) detonación, ¿cumple con los requisitos de su pregunta? Sin embargo, es posible que se sienta decepcionado al descubrir que la superficie del océano apenas se altera y que los grandes juguetes humanos son demasiado "pequeños" para el océano.
Tsar Bomb (AN-602, 53 millones de toneladas de explosivo TNT, detonada a 4.200 metros sobre Novaya Zemlya en 1961)
De hecho, la gente lleva mucho tiempo He pensado en detonar una bomba nuclear bajo el agua. He realizado explosiones de prueba similares antes, pero desafortunadamente, la profundidad de la mayoría de las explosiones de prueba fue de menos de cien metros y el rendimiento de las bombas nucleares probadas fue de sólo unos pocos millones de toneladas. Bomba nuclear. El arma nuclear más poderosa de la historia de la humanidad, la "Bomba Zar con una potencia de 53 millones de toneladas", fue lanzada en lo más profundo de la Fosa de las Marianas, a unos 11 kilómetros de distancia, y trató de provocar un poderoso tsunami, que ha sido un " "una locura" durante décadas. idea". Esta "idea loca" existe desde hace décadas, y resulta que es sólo una "quimera" cuyo poder destructivo va mucho más allá del de las detonaciones superficiales o a baja altitud.
Análisis del proceso y efectos de las explosiones nucleares submarinas
No hablamos de cómo desplegar con éxito una bomba nuclear para detonarla en el fondo marino a 11 kilómetros de profundidad, asumiendo que este comportamiento en sí es factible. Cuando una bomba nuclear explota en agua de mar, el vapor de agua y las ondas de choque generadas por la evaporación de la radiación térmica del agua de mar formarán rápidamente una "cavidad esférica de vapor caliente". En este momento, si el punto de explosión está relativamente cerca de la superficie del mar, el La cavidad se expandirá hacia arriba y atravesará la superficie del mar para formar una " "columna de agua hueca", la cavidad debajo de la superficie del mar absorberá impurezas, arena y grava del agua de mar y las rociará hacia el cielo a través del canal hueco.
Posteriormente, la "cavidad esférica de vapor caliente" (burbuja gigante) que irrumpió en el mar continuó elevándose en el aire debido a su enorme volumen y al agua de mar que transportaba (. gravedad, presión), se formarán fallas en el interior que se romperán y se estrellarán contra la superficie del mar para formar enormes olas. Este proceso explica básicamente el proceso de detonar una bomba nuclear bajo el agua y provocar enormes olas, pero cabe señalar que debe estar lo suficientemente cerca de la superficie del mar.
Si queremos causar revuelo en la superficie del mar detonando una gran bomba nuclear en las profundidades del mar, necesitamos saber si la "cavidad de la bola de vapor caliente" ¿Producido por la explosión nuclear submarina eventualmente atravesará la superficie del mar? Según la "Evaluación de varios modelos teóricos de explosión nuclear submarina", se puede calcular el radio de expansión de la "burbuja" tras la explosión de la Bomba Zar en el fondo de la Fosa de las Marianas:
Tenga en cuenta la fórmula anterior: ""Radio" es el radio. Presión de la Fosa de las Marianas" se refiere a la presión del agua a una profundidad de aproximadamente 11.000 metros en la Fosa de las Marianas. "1 ATM" es 1 atmósfera estándar; p>
Según los resultados de la evaluación anterior: El radio de expansión de la "burbuja" se formó cuando la "Bomba Zar" explotó en el fondo de la Fosa de las Marianas a una profundidad de 11.000 metros. El radio de expansión de la "burbuja" es de sólo 580 metros. Incluso si el diámetro de toda la "burbuja" es de unos 1.100 metros, todavía hay unos 10 kilómetros de agua de mar presionándola y no puede formar ninguna ola. el "vapor caliente" formado por una explosión nuclear Cuando la cavidad esférica se expande hacia arriba unos 580 metros, las burbujas "hincharán" la parte superior del agua de mar (pero la amplitud es muy pequeña entonces el impacto del agua de mar a alta presión). las burbujas rápidamente obligarán a las burbujas a encogerse, y la energía generada por la explosión nuclear expandirá las burbujas nuevamente hasta el límite y será comprimida nuevamente por el agua de mar. Después de 3 o 4 veces de expansión y contracción, la energía de la explosión nuclear será. Se agotarán y las burbujas se romperán. Las burbujas rotas estarán a 10.000 metros sobre el agua del mar y se rellenarán en una cámara de trituración de burbujas con un diámetro de 1.000 metros, no tendrán ningún impacto en la superficie del mar, y mucho menos en ningún tsunami. p>
Prueba de explosión nuclear submarina
Por supuesto, lo que dijimos anteriormente es solo teórico, pero según el ejército estadounidense " Según los resultados de la prueba nuclear submarina "Crossroads", el proceso de La "formación y colapso de burbujas" es básicamente consistente con el modelo teórico anterior, excepto que debido a que la explosión nuclear ocurrió bastante cerca de la superficie del agua, las burbujas salieron de la cavidad y salieron corriendo del mar.
La explosión nuclear submarina "Crossroads" del ejército estadounidense
En 1946, cerca del atolón Bikini en las Islas Marshall en el Pacífico Sur, el ejército estadounidense llevó a cabo una prueba nuclear a poca profundidad: en "Baker " Los restos de la bomba nuclear estaban cargados con una bomba nuclear "Baker" de 23.000 toneladas. "La bomba nuclear se instaló en un cajón y se izó al agua a 27 metros de profundidad mediante cables de acero y una lancha de desembarco anfibia LSM-60. En el momento de la detonación, la superficie del agua se iluminó inmediatamente y se formó una cámara de vaporización de alta temperatura debajo del nivel del mar. Burbujas aleatorias atravesaron la superficie del agua, lo que provocó que el agua del mar formara una enorme capa de agua blanca. En menos de un segundo se alcanzó una altitud de 1.600 metros. Debajo de la capa de agua se encontraba una columna de agua hueca (en la foto de arriba). Unos 10 segundos después de la explosión, la capa de agua blanca comenzó a caer y colapsó gradualmente. Alrededor de 2 millones de toneladas de agua de mar golpearon la superficie del mar, formando enormes olas y vapor de agua. Según las fotografías tomadas por el equipo de prueba, la primera fila de olas que se precipitó tenía 29 metros de altura, con alrededor de 20 crestas de olas antes y después de expandirse hacia afuera a una velocidad de 90 kilómetros por hora****, pero cuando se precipitó A unos 5 kilómetros de distancia, la altura de las olas se había debilitado a 4,5 metros y luego rápidamente volvió a la calma.
Se puede observar que aunque la potencia de la explosión nuclear submarina en la intersección fue de sólo 23.000 toneladas, el centro de la explosión estaba a sólo 27 metros de profundidad de la superficie del mar, por lo que las olas provocadas fueron relativamente grandes. . Sin embargo, cuando la presión del agua del mar sea de 10.000 metros de profundidad, el impacto de las explosiones nucleares aumentará geométricamente. La detonación de las armas nucleares existentes allí no tendrá mucho impacto en la superficie del mar (por supuesto, la alta temperatura y la radiación cerca del centro). (de la explosión tendrá un impacto negativo en los seres vivos). Los daños siguen siendo muy graves, pero también son difíciles de transmitir al mar).
De entre los océanos de la Tierra, el lugar más profundo es la Fosa de las Marianas, que tiene unos 11.000 metros de profundidad y se formó hace aproximadamente 60 millones de años. Las bombas nucleares son actualmente las armas más letales en manos humanas. Entonces, si colocamos una bomba nuclear en el fondo de la Fosa de las Marianas y la detonamos, ¿provocaría un enorme tsunami en el mar? Armas nucleares
Para entender este problema, debemos empezar por las armas nucleares. Los principios de las bombas nucleares son principalmente la fisión nuclear (reacción en cadena) y la fusión nuclear. Para decirlo sin rodeos, es una reacción a nivel nuclear. Un núcleo más grande se divide en varios núcleos más pequeños, o núcleos más pequeños se agregan en un núcleo más grande.
Antes y después de la reacción se produce una pérdida de masa, que se libera en forma de energía. Podemos calcular la energía liberada usando la ecuación masa-energía de Einstein E=mc^2, donde E es la energía, m es la masa perdida y c es la velocidad de la luz (3*10^8m/s), lo que significa que la energía liberada es igual a la masa perdida multiplicada por 9*10^16, lo que también explica por qué las bombas nucleares pueden liberar tanta energía.
Por lo general, las bombas nucleares se prueban en tierra de nadie, como el Gobi. Históricamente, nunca ha habido una explosión de prueba directa de una bomba nuclear en las profundidades del mar. Sin embargo, se llevaron a cabo explosiones de prueba a unas pocas decenas de metros por debajo de la superficie del mar, durante la Operación Crossroads de los Estados Unidos. Entonces, ¿qué pasó exactamente? Operación Crossroads
Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos fue el primero en desarrollar la bomba atómica. En 1946, Estados Unidos se preparó para realizar una prueba de bomba atómica en el atolón Bikini en las Islas Marshall en el Pacífico. El experimento se llamó "Operación Encrucijada".
Esta prueba de bomba atómica fue sangrienta. Probó dos bombas atómicas, una en el aire y otra bajo el agua. Hablamos principalmente del experimento de explosión de prueba submarina, cuyo nombre en código es Bake: Bake. El objetivo del experimento era estudiar la capacidad de las bombas atómicas para atacar flotas de superficie. Por eso, los investigadores colocaron cruceros, acorazados, submarinos y barcazas petroleras a diferentes distancias de la explosión.
Los investigadores colocaron una bomba atómica a 27 metros bajo el agua y la detonaron. Después de que la bomba atómica fue detonada, liberó una enorme energía, abriendo un enorme cráter en el fondo del mar. Al mismo tiempo, la enorme energía atomizó el agua de mar, y la enorme bomba empujó directamente al aire 2 millones de toneladas de agua de mar y arena de mar. energía, formando una enorme pared de agua con un diámetro de 600 metros y una altura de 1800 metros.
Más tarde, por efecto de la gravedad, el agua de mar y la arena del mar volvieron a caer a la superficie del mar, formando una enorme cascada con una altura de 270 metros. La caída del agua de mar provocó enormes olas, que se extendieron hasta. 300 metros de distancia, pero todavía tiene 29 metros de altura; estas enormes olas llegan a la costa a 5600 metros de distancia, y tienen incluso 4,6 metros de altura.
Todos los barcos atracados cerca del punto de detonación fueron destruidos, especialmente el barco de desembarco situado justo encima del punto de detonación, que ni siquiera se encontró. Los investigadores creen que el barco de desembarco fue destruido por la enorme energía liberada por la bomba. el momento de la detonación. Casi todos los demás barcos se hundieron. Sólo un crucero, que era el más alejado del lugar de la explosión (a 1.600 metros del lugar de la explosión), logró escapar. Sin embargo, cuando los investigadores planeaban remolcarlo a otro lugar para su reparación, el crucero se hundió. Se puede ver que el poder de la bomba atómica es bastante aterrador.
Sin embargo, lo que necesitamos saber es que este es sólo un experimento realizado a 27 metros bajo la superficie del mar. La profundidad de la Fosa de las Marianas es tres órdenes de magnitud mayor que estos 27 metros. Entonces, ¿qué pasaría si se detonara una bomba nuclear? ¿En la Fosa de las Marianas? La bomba de hidrógeno del Zar fue detonada en la Fosa de las Marianas
En la "Operación Encrucijada", la bomba nuclear detonada en el fondo del mar tenía una potencia de 2100 toneladas de TNT, que era una bomba nuclear más pequeña. Si todavía se utilizara una bomba nuclear de esta magnitud para detonar en la Fosa de las Marianas, casi no se verían cambios en la superficie del mar. Debido a que la Fosa de las Marianas es demasiado profunda, no solo eso, la presión en la Fosa de las Marianas también es muy grande, hasta 1.100 atmósferas terrestres, lo que limitará en gran medida el poder de las explosiones de bombas nucleares.
En la historia de la humanidad, la bomba nuclear más poderosa fue la bomba de hidrógeno del Zar, con un equivalente a 50 millones de toneladas de TNT, lo que equivale a 3.864 veces la bomba atómica lanzada por el "Niño Pequeño" sobre Hiroshima. .
Parece que provocará un enorme tsunami, pero no lo hará porque la Fosa de las Marianas es demasiado profunda y la presión demasiado grande. Después de que la bomba de hidrógeno Tsar explote, formará una enorme "bolsa de aire", es decir, una burbuja. Si se detona cerca de la superficie del mar, formará una enorme pared de agua similar a la de la "Operación Crossroads". Sin embargo, cuando se detonan en la Fosa de las Marianas, las burbujas consumirán gradualmente energía debido a la presión excesiva después de ascender una cierta distancia y eventualmente desaparecerán antes de llegar a la superficie del mar. Por tanto, no provocará un gran tsunami.