Metodologia: come il simulatore calcola gli effetti nucleari

Tutto ciò che il simulatore disegna sulla mappa è calcolato a partire da modelli pubblicati e declassificati degli effetti delle armi nucleari. Questa pagina spiega da dove vengono i numeri e su quali ipotesi si basano.

Fonti principali

Il riferimento centrale è The Effects of Nuclear Weapons di Samuel Glasstone e Philip J. Dolan (3ª edizione, 1977) — il compendio standard, un tempo ufficiale, del governo statunitense sugli effetti nucleari, declassificato da tempo e liberamente disponibile. Relazioni complementari vengono dal lavoro di scalatura di E. Royce Fletcher, dal rapporto The Effects of Nuclear War (1979) dell'Office of Technology Assessment statunitense e dalle equazioni documentate pubblicamente che il progetto NUKEMAP di Alex Wellerstein ha reso popolari.

Sovrappressione dell'onda d'urto

Il danno dell'onda d'urto si esprime in psi (libbre per pollice quadrato) di sovrappressione. Le distanze crescono con la radice cubica della potenza (legge di Hopkinson–Cranz): una bomba 8× più potente spinge ogni anello di pressione solo 2× più lontano. Gli anelli predefiniti del simulatore corrispondono a soglie di danno consolidate: 20 psi — edifici in cemento armato distrutti, mortalità vicina al 100%; 5 psi — crolla la maggior parte delle abitazioni; 1 psi — i vetri delle finestre si rompono causando ferite. Per le esplosioni in aria il modello può ottimizzare la quota di scoppio per massimizzare il raggio di una sovrappressione scelta.

Radiazione termica

Gli anelli termici mostrano la distanza obliqua alla quale l'impulso di calore rilascia energia sufficiente (in cal/cm²) a provocare, con una data probabilità, ustioni di primo, secondo o terzo grado, oppure a incendiare legno secco. L'energia necessaria cresce lentamente con la potenza, perché le esplosioni più grandi emettono l'impulso per più tempo. Il modello presuppone una visibilità atmosferica ragionevolmente buona; foschia, nuvole e ombre cambiano parecchio i risultati reali.

Radiazione ionizzante

Gli anelli di radiazione mostrano la distanza alla quale il lampo iniziale di neutroni e raggi gamma rilascia una dose immediata (in rem). Dosi di 500–600 rem sono di solito letali senza cure intensive. Nelle armi di grande potenza i raggi letali dell'onda d'urto e del calore si estendono ben oltre il raggio della radiazione immediata: per questo l'effetto conta soprattutto nelle armi piccole, della classe di Hiroshima.

Fallout

Il pennacchio del fallout è modellato per le esplosioni al suolo (un'esplosione in aria la cui palla di fuoco non tocca terra produce poco fallout locale). Gli ingressi sono potenza, frazione di fissione, velocità e direzione del vento; l'uscita è un insieme di curve di intensità di dose in rad all'ora, riferite a un'ora dopo l'esplosione («H+1»), secondo l'approccio semplificato di tipo SIMFIC descritto nella letteratura pubblica. I fallout reali sono molto più disordinati: dipendono dai venti a ogni quota, dalla pioggia e dal terreno.

Terreno ed edifici

Ogni anello sulla mappa è calcolato per un terreno piatto e aperto — così sono costruiti anche i modelli di riferimento classici. Il paesaggio reale cambia il quadro. Il lampo di calore viaggia in linea retta, quindi tutto ciò che sta dietro un crinale o un edificio massiccio è protetto dalle ustioni, mentre i pendii esposti verso la palla di fuoco possono essere colpiti più duramente. L'onda d'urto aggira gli ostacoli, ma le colline la indeboliscono comunque sul versante opposto, e valli e strade lunghe e dritte possono incanalarla. Nagasaki è l'esempio da manuale: la bomba esplose sopra la valle di Urakami, le colline circostanti contennero gran parte della distruzione e il centro della città, dietro di esse, fu danneggiato molto meno di quanto suggerirebbero i soli anelli. I quartieri densi di grattacieli aggiungono la propria schermatura e le proprie macerie. Considera gli anelli una stima di scala per una città piatta idealizzata, non una mappa dei danni via per via.

Per mostrarne una parte, la mappa disegna le ombre del terreno dopo ogni esplosione. Usando dati pubblici di elevazione, il simulatore lancia 720 raggi dalla palla di fuoco — alla quota di scoppio reale, curvatura terrestre inclusa — e tratteggia in blu ogni punto entro il raggio delle ustioni da cui la palla di fuoco non è visibile: senza linea di vista, niente ustioni da lampo. Gli edifici non sono inclusi, perché non esiste un archivio globale delle altezze degli edifici. Le aree nascoste molto dietro i grandi crinali (la linea di vista passa più di 150 m sotto il terreno) sono tratteggiate in rosso entro il raggio dell'onda d'urto, come indicazione qualitativa che l'onda lì è probabilmente più debole; gli anelli stessi restano circolari, perché modellare come un'onda d'urto si piega sul terreno reale richiederebbe una simulazione fisica completa. Su terreno piatto, come gran parte di Kiev o di Hiroshima, le ombre quasi scompaiono — come deve essere.

Stima delle vittime

Dopo ogni esplosione il simulatore stima quante persone morirebbero e quante resterebbero ferite. Conta i residenti di ogni chilometro quadrato entro gli anelli di danno usando la griglia di popolazione GHS-POP 2025 (30 secondi d'arco, circa 1 km; Commissione europea, Centro comune di ricerca, Global Human Settlement Layer, CC BY 4.0) e applica i tassi di vittime per sovrappressione dello studio The Effects of Nuclear War (1979) dell'Office of Technology Assessment statunitense: sopra i 12 psi muore circa il 98%; tra 5 e 12 psi muore il 50% e il 40% resta ferito; tra 2 e 5 psi muore il 5% e il 45% resta ferito; tra 1 e 2 psi circa il 25% resta ferito. Per le armi piccole, la cui radiazione immediata supera la zona di danno pesante, almeno metà delle persone entro l'anello dei 500 rem è contata tra i morti.

Questi numeri sono un ordine di grandezza approssimativo, non una previsione. La griglia di popolazione mostra dove le persone vivono, quindi un attacco diurno su un quartiere d'affari colpirebbe molte più persone; rifugi, tempeste di fuoco, fallout radioattivo e collasso dell'assistenza medica non sono modellati.

Quando le ombre del terreno sono attive, la stima viene corretta chilometro quadrato per chilometro quadrato. Chi non vede la palla di fuoco è risparmiato dalle ustioni da lampo, quindi i suoi tassi di vittime sono ridotti della quota attribuita alle ustioni — circa un quarto dei morti e un terzo dei feriti, in linea con le stime di Hiroshima e Nagasaki; chi si trova molto dietro i grandi crinali è contato una zona d'urto più esterna. La legenda mostra allora entrambi i numeri. In pratica l'effetto è modesto per le esplosioni alte in aria e maggiore per quelle basse su città collinari, perché la maggior parte delle persone vive in valli comunque rivolte verso la palla di fuoco.

Limiti noti

• I modelli sono calibrati per potenze fra circa 1 chilotone e 20 megatoni; i valori fuori da questo intervallo sono estrapolati e meno affidabili. Il tetto assoluto è 100 megatoni.
• I dati su vittime e danni presuppongono condizioni uniformi — nessuna schermatura del terreno, nessun meteo, edilizia media.
• I risultati sono stime a scopo didattico, non per la pianificazione della protezione civile. Vedi gli effetti di un'esplosione nucleare per ciò che fa ogni meccanismo, oppure prova il simulatore per vedere i numeri di qualsiasi città e potenza.