Радіус ядерного вибуху: як далеко сягає ядерна зброя?

Єдиного радіуса ураження в ядерної зброї немає. Бомба креслить кілька кіл одразу, і кожне позначає свій вид шкоди: вогняну кулю, обвал будівель, опіки на відкритій шкірі, вибиті вікна. Їхній розмір залежить головно від потужності й зростає набагато повільніше за неї. Заряд, у тисячу разів потужніший за бомбу Хіросіми, не сягає в тисячу разів далі. Він сягає приблизно вдесятеро далі.

Таблиця нижче показує основні кільця для зарядів від 20-тонного артилерійського снаряда до 50-мегатонної Цар-бомби. Цифри взято з тієї самої моделі, що й у симуляторі, для повітряного вибуху на висоті, яка розносить важкі руйнування якнайширше.

ПотужністьПрикладВогняна куляВажкі руйнування
20 psi
Обвал будинків
5 psi
Опіки 3-го ступеняВибиті вікна
1 psi
0,02 ктСнаряд Davy Crockett13 м80 м190 м160 м590 м
15 ктХіросіма180 м0,7 км1,7 км2,0 км5,4 км
100 ктБоєголовка W76 для підводних човнів390 м1,3 км3,2 км4,6 км10 км
300 ктТипова сучасна боєголовка600 м1,9 км4,7 км7,5 км14,5 км
800 ктБоєголовка «Тополя» / «Сармата»880 м2,6 км6,5 км11,4 км20 км
1,2 МтБомба B831,0 км3,0 км7,4 км13,6 км23 км
10 Мт«Айві Майк»2,4 км6,1 км15 км34 км47 км
50 МтЦар-бомба4,6 км10,4 км26 км60 км80 км
Концентричні зони ураження при повітряному ядерному вибуху
Кільця для повітряного вибуху в 300 кілотонн, потужності типової боєголовки на озброєнні сьогодні.

Як читати кільця

Інженери описують руйнування від ударної хвилі через надлишковий тиск, стрибок тиску повітря понад нормальний, вимірюваний у фунтах на квадратний дюйм (psi). При 20 psi руйнуються залізобетонні будівлі, і всередині майже ніхто не виживає. При 5 psi звичайні будинки зрівнюються з землею, а модель втрат Управління з оцінки технологій США зараховує до загиблих близько половини людей у цій зоні. При 1 psi будівлі стоять, а скло ні, і уламки, що летять, калічать людей на величезній площі.

Випробувальний будинок, зруйнований ядерним вибухом у Неваді, 1953 рік
Дерев’яний випробувальний будинок у Неваді, 1953 рік, до і під час удару хвилі близько 5 psi. Уся послідовність тривала менше трьох секунд. Фото: US Department of Energy

Кільце опіків поводиться інакше, ніж кільця ударної хвилі. Тепло поширюється як світло, по прямій і миттєво, тож його охоплення залежить від прозорості повітря і від того, чи є щось на шляху. У ясний день радіус опіків третього ступеня від великого заряду виходить далеко за зону, де обвалюються будинки. Серпанок, дощ чи один-єдиний пагорб можуть різко його скоротити, і саме тому симулятор уміє малювати тіні рельєфу.

У великих зарядів найкоротше охоплення має проникаюча радіація. При вибуху в 300 кілотонн смертельна доза близько 500 бер сягає приблизно 2 км, глибоко всередині кола повного руйнування. Виняток — малі заряди: у всього, що менше за кілька кілотонн, радіаційне кільце ширше за кільце важких руйнувань.

Чому вдесятеро більша потужність дає лише приблизно вдвічі більшу відстань

Вибух розподіляє енергію по об’єму повітря, а об’єм зростає як куб відстані. Тому відстань, на якій виникає заданий надлишковий тиск, зростає як кубічний корінь із потужності. Збільште потужність у 8 разів, і кільця ударної хвилі подвояться. Збільште її в 1 000 разів, і вони виростуть удесятеро. Тепло йде трохи крутішою кривою, бо більша вогняна куля ще й світить довше.

Графік радіуса ударної хвилі й опіків залежно від потужності заряду
Радіус кільця 5 psi і опіків третього ступеня для потужностей від 1 кілотонни до 50 мегатонн. Вісь потужності логарифмічна.

Саме тому сучасні арсенали відмовилися від гігантських бомб. Десять боєголовок по 100 кілотонн, розкиданих по місту, руйнують набагато більшу площу, ніж один заряд в 1 мегатонну, хоча сумарна потужність та сама.

Кільця ураження від зарядів у 15 і 800 кілотонн над Нью-Йорком
Та сама точка в Нижньому Мангеттені: 15 кт, як у Хіросімі, ліворуч і боєголовка у 800 кт праворуч. Масштаб карти однаковий. Карта: NukeSimulator, © OpenStreetMap contributors

Повітряний чи наземний вибух

Висота змінює картину. Заряд, підірваний високо над ціллю, близько 2 км для боєголовки у 300 кілотонн, дає ударній хвилі відбитися від землі й підсилити саму себе. Його кільце 5 psi виходить приблизно в півтора раза ширшим, ніж у того самого заряду, що вибухає на поверхні. Наземний вибух витрачає частину енергії на те, щоб вирити вирву, його хвиля сягає ближче, а натомість він піднімає пил, який стає радіоактивними опадами. Захищені військові цілі на кшталт ракетних шахт атакують наземними вибухами; міста, у планах війни, повітряними.

Як висота підриву змінює радіус ударної хвилі
Заряд у 300 кт: кільце 5 psi сягає близько 3 км при наземному вибуху і 4,7 км при повітряному на оптимальній висоті.

Чого цифри не враховують

Кільце на карті — усереднення для рівної відкритої місцевості. У справжніх містах є пагорби, що затуляють цілі райони, і високі будівлі, які і блокують, і спрямовують ударну хвилю. Пожежі від теплового імпульсу можуть злитися у вогняну бурю, як сталося в Хіросімі, і рознести руйнування за межі кілець. Жодне з кіл не враховує колапсу лікарень, доріг і електропостачання, який настає потім. Користуйтеся ними як відчуттям масштабу. Щоб побачити їх над власною вулицею, відкрийте симулятор, оберіть місто й заряд і натисніть «Підірвати».