Zerstörungsradius: Wie weit reicht eine Atombombe?

Den einen Zerstörungsradius einer Kernwaffe gibt es nicht. Eine Bombe zeichnet mehrere Kreise zugleich, und jeder steht für eine andere Art von Schaden: den Feuerball, den Einsturz von Gebäuden, Verbrennungen auf ungeschützter Haut, zerborstene Fenster. Ihre Größe hängt vor allem von der Sprengkraft ab, wächst aber weit langsamer als diese. Eine Waffe, die tausendmal stärker ist als die Bombe von Hiroshima, reicht nicht tausendmal weiter. Sie reicht etwa zehnmal weiter.

Die Tabelle unten zeigt die wichtigsten Ringe für Waffen von der 20-Tonnen-Artilleriegranate bis zur 50-Megatonnen-Zar-Bombe. Die Zahlen stammen aus demselben Modell, das der Simulator verwendet, für eine Luftdetonation in der Höhe, die schwere Druckschäden so weit wie möglich ausdehnt.

SprengkraftBeispielFeuerballSchwere Schäden
20 psi
Häuser stürzen ein
5 psi
Verbrennungen 3. GradesFenster bersten
1 psi
0,02 ktGranate Davy Crockett13 m80 m190 m160 m590 m
15 ktHiroshima180 m0,7 km1,7 km2,0 km5,4 km
100 ktU-Boot-Sprengkopf W76390 m1,3 km3,2 km4,6 km10 km
300 ktTypischer moderner Sprengkopf600 m1,9 km4,7 km7,5 km14,5 km
800 ktSprengkopf Topol / Sarmat880 m2,6 km6,5 km11,4 km20 km
1,2 MtBombe B831,0 km3,0 km7,4 km13,6 km23 km
10 MtIvy Mike2,4 km6,1 km15 km34 km47 km
50 MtZar-Bombe4,6 km10,4 km26 km60 km80 km
Konzentrische Schadenszonen einer nuklearen Luftdetonation
Die Ringe einer Luftdetonation von 300 Kilotonnen, der Größe eines heute typischen stationierten Sprengkopfs.

Die Ringe lesen

Ingenieure beschreiben Druckschäden über den Überdruck, den Anstieg des Luftdrucks über den Normalwert, gemessen in Pfund pro Quadratzoll (psi). Bei 20 psi versagen Stahlbetongebäude, und fast niemand darin überlebt. Bei 5 psi werden gewöhnliche Wohnhäuser eingeebnet, und das Opfermodell des US Office of Technology Assessment zählt etwa die Hälfte der Menschen in dieser Zone als getötet. Bei 1 psi bleiben die Gebäude stehen, das Glas aber nicht, und fliegende Scherben verletzen Menschen auf einer riesigen Fläche.

Testhaus, 1953 in Nevada von einer nuklearen Druckwelle zerstört
Ein hölzernes Testhaus in Nevada, 1953, vor und während einer Druckwelle von etwa 5 psi. Die ganze Sequenz dauerte keine drei Sekunden. Foto: US Department of Energy

Der Verbrennungsring verhält sich anders als die Druckringe. Hitze breitet sich wie Licht aus, geradlinig und sofort, deshalb hängt ihre Reichweite davon ab, wie klar die Luft ist und ob etwas im Weg steht. An einem klaren Tag reicht der Radius für Verbrennungen dritten Grades bei einer großen Waffe deutlich über die Zone hinaus, in der Häuser einstürzen. Dunst, Regen oder ein einzelner Hügel können ihn stark beschneiden, und deshalb kann der Simulator Geländeschatten zeichnen.

Die Anfangsstrahlung hat bei großen Waffen die geringste Reichweite von allen. Bei einer Explosion von 300 Kilotonnen reicht eine tödliche Dosis von etwa 500 rem rund 2 km weit, tief im Kreis der völligen Zerstörung. Kleine Waffen sind die Ausnahme: Unterhalb einiger Kilotonnen ist der Strahlungsring weiter als der Ring schwerer Druckschäden.

Warum zehnfache Sprengkraft nur etwa doppelte Entfernung bringt

Eine Explosion verteilt ihre Energie auf ein Luftvolumen, und das Volumen wächst mit der dritten Potenz der Entfernung. Also wächst die Entfernung, in der ein bestimmter Überdruck auftritt, mit der Kubikwurzel der Sprengkraft. Verachtfacht man die Sprengkraft, verdoppeln sich die Druckringe. Vertausendfacht man sie, verzehnfachen sie sich. Die Hitze folgt einer etwas steileren Kurve, weil ein größerer Feuerball auch länger leuchtet.

Diagramm von Druck- und Verbrennungsradius in Abhängigkeit von der Sprengkraft
Radius des 5-psi-Rings und der Verbrennungen dritten Grades für Sprengkräfte von 1 Kilotonne bis 50 Megatonnen. Die Sprengkraftachse ist logarithmisch.

Aus diesem Grund haben sich die modernen Arsenale von Riesenbomben verabschiedet. Zehn Sprengköpfe zu je 100 Kilotonnen, über eine Stadt verteilt, zerstören eine weit größere Fläche als eine einzige Waffe von 1 Megatonne, obwohl die Gesamtsprengkraft dieselbe ist.

Druckringe einer 15-Kilotonnen- und einer 800-Kilotonnen-Waffe über New York
Derselbe Punkt in Lower Manhattan: links 15 kt wie in Hiroshima, rechts ein Sprengkopf von 800 kt. Der Kartenmaßstab ist identisch. Karte: NukeSimulator, © OpenStreetMap contributors

Luftdetonation oder Bodendetonation

Die Höhe verändert das Bild. Eine Waffe, die hoch über dem Ziel detoniert, bei einem Sprengkopf von 300 Kilotonnen etwa 2 km hoch, lässt die Stoßwelle am Boden reflektieren und sich selbst verstärken. Ihr 5-psi-Ring wird am Ende etwa anderthalbmal so weit wie bei derselben Waffe, die an der Oberfläche explodiert. Eine Bodendetonation verbraucht einen Teil ihrer Energie damit, einen Krater zu graben, ihre Druckwelle reicht weniger weit, und dafür wirbelt sie den Staub auf, der zum radioaktiven Niederschlag wird. Gehärtete militärische Ziele wie Raketensilos werden mit Bodendetonationen angegriffen, Städte in der Kriegsplanung mit Luftdetonationen.

Wie die Detonationshöhe den Zerstörungsradius verändert
Waffe von 300 kt: Der 5-psi-Ring reicht bei einer Bodendetonation etwa 3 km weit und bei einer Luftdetonation in optimaler Höhe 4,7 km.

Was die Zahlen auslassen

Ein Ring auf einer Karte ist ein Mittelwert über flaches, offenes Gelände. Reale Städte haben Hügel, die ganze Viertel abschirmen, und hohe Gebäude, die die Druckwelle sowohl blockieren als auch bündeln. Die vom Hitzeimpuls entfachten Brände können sich zu einem Feuersturm vereinigen, wie in Hiroshima, und die Zerstörung über die Ringe hinaustragen. Keiner der Kreise berücksichtigt den anschließenden Zusammenbruch von Krankenhäusern, Straßen und Stromversorgung. Nehmen Sie sie als Gefühl für die Größenordnung. Um sie über Ihrer eigenen Straße zu sehen, öffnen Sie den Simulator, wählen Sie eine Stadt und eine Waffe und klicken Sie auf „Detonieren“.