double arrow

Световое излучение


Световое излучение ядерного взрыва состоит из ультрафиолетовых, инфракрасных и видимых лучей.

В первые доли секунды после появления вспышки температура достигает миллионов градусов и преобладают ультрафиолетовые лучи, а по мере остывания огненного шара — видимые и инфракрасные.

Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных газообразных продуктов взрыва и воздуха, нагретых до высокой температуры. В начальный момент возникновения огненного шара температура его достигает 8000—10000°С, а затем эта температура постепенно снижается до 1000/20000С, В это время прекращается световое излучение.

Время действия светового излучения зависит от мощности взрыва и может продолжаться от долей секунды до нескольких секунд. При взрыве ядерного заряда мощностью 20 кТ световое излучение продолжается 3 сек, термоядерного заряда 1 Мт—10 сек, а мощностью 10 Мт—до 22 сек. Максимальные размеры светящейся области и время излучения с увеличением мощность взрыва увеличиваются.

Основным параметром, характеризующим световое излучение, является световой импульс.

Световым импульсомназывается количество энергии, падающей на 1 см2 поверхности, перпендикулярной направлению распространения световых лучей, за все время свечения. Световой импульс измеряется в калориях на квадратный сантиметр или в джоулях на квадратный метр (кал/см2 или дж/м2).




Величина светового импульса зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и степени ослабления светового излучения в атмосфере. Световой импульс уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра взрыва.

Энергия светового излучения, падающая на поверхность объекта, частично поглощается поверхностным слоем материала, частично отражается от его поверхности, а если поверхность прозрачная, то часть энергии проходит сквозь объект. Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к нагреванию поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего.

Воспламенение материалов под воздействием светового излучения зависит от расстояния, вида взрыва, атмосферных условий и свойств материалов. Большое влияние на воспламенение материалов оказывают атмосферные условия.

При воздушном взрыве светящаяся область имеет форму шара; световая энергия меньше поглощается, поэтому радиус поражения световым излучением имеет максимальное значение.

При наземном взрыве светящаяся область имеет вид полусферы, которая, поднимаясь над поверхностью земли, превращается в огненный шар. В этом случае основная масса световых лучей распространяется почти параллельно земной поверхности или падает на нее под очень острыми углами. Часть энергии светового излучения поглощается грунтом.



Световые импульсы при наземном взрыве на близких расстояниях от места взрыва достигают огромных величин. На расстояниях от места взрыва, больших высоты подъема огненного шара, световые импульсы меньше, чем при воздушном взрыве. Это происходит потому, что при наземном взрыве значительная часть световой энергии расходуется на оплавление грунта в центре взрыва.

1. Воздействие светового излучения на людей. Световое излучение действует на людей, вызывая ожоги открытых участков кожи и поражая глаза.

В зависимости от величины светового импульса ожоги подразделяют на три степени:

ожоги. первой степени возникают при световом импульсе 2—4 кал/см2 и характеризуются поверхностным поражением кожи, покраснением, припухлостью, болезненностью;

ожоги второй степени возникают при световом импульсe 4—10 кал/cм2 и характеризуются образованием пузырей на коже, наполненных жидкостью;

ожоги третьей степени возникают при световом импульсе 1015 кал/см2 и характеризуются омертвением кожи и появлением язв,



Тяжесть поражения людей световым излучением зависит не только от степени ожогов, но и от размеров обожженных участков тела.

Величины радиусов действия светового излучения вызывающих у людей ожоги первой, второй и третьей степени, зависят от мощности ядерного взрыва.

Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Люди, одетые в свободную одежду белого цвета или других светлых тонов, обычно меньше поражаются световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета.

Ожоги у людей возможны также от пламени пожаров, возникающих под действием светового излучения. Эти ожоги ничем не отличаются от ожогов световым излучением.

Поражение глаз световым излучением возможно трех видов: 1) временное ослепление, которое длится несколько минут; 2) ожоги глазного дна, возникающие на больших расстояниях при прямом взгляде на взрыв; 3) ожоги

роговицы и век, возникающие на тех же расстояниях, что и ожоги кожи.

При закрытых глазах временное ослепление и ожоги глазного дна исключаются.

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ, укрытий, защищающих одновременно и от других поражающих факторов.

2. Воздействие светового излучения на здания и сооружения. Световое излучение в зависимости от свойств материалов вызывает их оплавление, обугливание и воспламенение, что ведет к загоранию различных предметов и пожарам в населенных пунктах.

Световые лучи на близких расстояниях (R<H) от центра взрыва падают вертикально или под углами, близкими к 900, а на больших расстояниях (R>H) — под небольшими углами, практически параллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через окна в комнаты и может воспламенить домашние предметы: ковры, занавески, обивку мебели, книги и др. (рис. 9).

Под воздействием светового излучения и ударной волны в городе могут возникать отдельные, массовые, сплошные пожары или огневые штормы, являющиеся разновидностью сплошных пожаров.

Отдельным пожаром называется пожар, охвативший один дом или группу зданий. При ядерном взрыве на 1 га может возникнуть несколько отдельных пожаров, которые могут превратиться в массовые и сплошные пожары.

Массовым пожаром является совокупность возникших от ядерного взрыва отдельных пожаров, охватывающих более 25% зданий в данном населенном пункте.

Сплошным пожаром считается такой массовый пожар, когда огнем охвачено более 90% зданий.

Огневой штормэто особый вид сплошного пожара, когда территория города (не менее 250 га) охвачена сплошным пожаром при сильном (ураганном) ветре, дующем со всех сторон к центру взрыва со скоростью 50—60 км/ч и более, так как в центре пожара возникают мощные восходящие потоки, создающие условия для ураганного ветра.

Рис. 9 Направление светового излучения ядерного взрыва при R<H световое излучение направлено в крышу при R<H световое излучение проникает через окна

В августе 1945 г. от ядерной бомбы, сброшенной американцами на г. Хиросиму, возник огневой шторм, бушевавший 6 ч. В результате большая часть города (центр) выгорела дотла. Сгорело около 60 тыс. домов. Ураганные ветры, дувшие к центру взрыва, в течение 2—3 ч достигали скорости 50—60 км/ч, затем примерно через 6 ч эта скорость уменьшилась до величины, соответствующей умеренному ветру.

Борьба с огневым штормом невозможна, даже мощные средства пожаротушения не могут справиться с огнем. Поэтому исключительно важно принять все меры, не допускающие развития огневого шторма в случае применения противником ядерного оружия.

Таблица 6

Материалы Световой импульс (кал/см2) в зависимости от мощности взрыва
20 кT 10Мт
Газетный лист Сухая древесина Тонкая трава Сухая Сосновые стружки (желтые) Опавшие листья Хлопчатобумажная ткань серая Веник желтый Опавшие иглы сосны и ели Брезент прорезиненный (серый) Хлопчатобумажная ткань (белая) Шерстяной грубый ковер (серый)

Скорость распространения пожаров в городе зависит от характера застройки и скорости ветра.

Если ветер имеет скорость 5—7 м/сек, то в городе с кирпичными домами пожар может распространяться со скоростью 100 м/ч и более, а в населенных пунктах со сгораемой застройкой — 120—300 м/ч. В сельской местности пожары распространяются со скоростью 600— —900 м/ч и более.

Большое значение имеет также наличие горючих материалов вокруг зданий. К материалам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся толь, бумага, солома, камыш, торф, древесина. нефтепродукты и другие материалы. В городах и населенных пунктах, где имеется большое количество подобных материалов, могут возникать массовые пожары от действия светового излучения. Воспламенение материалов под воздействием светового излучения зависит от их свойств, толщины и содержания влаги.

Значения световых импульсов, вызывающих воспламенение различных материалов, приведены в таблице 6.

Из табл. 6 видно, что при взрыве мощностью 20 кT световые импульсы меньше, чем при взрыве в 10 Mт. Это объясняется тем, что время действия светового импульса при взрыве в 10 Мт значительно больше, чем при взрыве в 20кТ.

Расстояния от центра (эпицентра) взрыва, на которых возможны световые импульсы при наземном и воздушном взрывах показаны в табл.7.

Таблица 7

Избыточное давление Δрф кГ1см Мощность q, кТ  
  Удаление от центра взрыва, км  
                              1,1 1,15 1,25 1,3 1,35 1,5 1,7 1,8 2,0 2,4 2,8 4,0  
0,7 1,8 0,75 2,0 0,8 2,2 0,85 2,3 0,9 2,5 1,0 2,7 1,1 3,0 1,2 3,2 1,3 3,5 1,4 4,2 1,7 5,0 2,7 6,5  
1,0 2,7 1,1 2,8 1,2 3,1 1,3 3,3 1,4 3,4 1,5 3,9 1,6 4,2 1,7 4,6 2,0 5,0 2,2 6,0 2,7 7,0 3,9 9,0  
1,5 3,2 16, 3,4 1,9 3,7 2,0 4,0 2,1 4,3 2,2 4,7 2,4 5,8 2,7 6,9 3,0 8,0 3,4 9,0 4,2 10,0 6,0 11,0  
1,8 5,2 2,0 5,5 2,2 5,9 2,4 6,3 2,5 6,6 2,7 7,0 2,9 8,0 3,2 9,0 3,6 11,0 4,1 13,0 5,2 15,0 7,1 17,0  
2,8 7,7 3,0 8,6 3,2 8,8 3,6 9,0 3,8 10,0 4,1 11,2 4,4 13,6 4,8 14,8 5,4 15,8 6,1 16,6 8,1 18,6 10,4 26,8  
4,8 9,0 4,9 9,5 5,1 9,4 5,6 10,5 6,2 11,0 6,8 12,5 7,2 15,0 7,8 18,0 8,6 20,5 10,1 23,0 14,0 26,0 16,6 29,0  
5,3 13,0 5,7 13,8 5,9 14,5 6,4 15,5 7,0 16,5 7,5 17,5 8,4 20,0 8,7 23,0 10,0 26,0 11,3 29,5 14,7 33,0 18,2 37,0  
7,9 20,6 8,4 21,0 8,8 22,0 9,3 24,6 10,0 26,0 11,0 28,0 11,5 29,0 12,2 30,5 14,5 33,0 17,0 37,0 19,7 41,0 24,9 51,0  
12,8 13,2 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 23,0 27,0 29,0 37,0  
   

Распространение пожаров в городе зависит от огнестойкости конструкции и зданий, плотность застройки, характера местности, условий погоды и расстояний от центра взрыва.

Рис. 10 Вероятность распространения огня в зависимости от расстояния между зданиями

Особенно большое влияние на распространение пожаров оказывает плотность застройки. Чем меньше плотность застройки, тем меньше возможность распространения пожара от одного здания к другому. На рис. 10 показана кривая, выражающая в процентах вероятность распространения огня в зависимости от расстояния между зданиями.

Из графика видно, что при расстояниях между зданиями в 15 м в 50 случаях из 100 огонь распространяется на соседние здания. При расстояниях между зданиями 90 м переброска огня с одного здания на другое исключается.

Характер местности также оказывает влияние на распространение пожаров в городе. Вся площадь пожаров, вызванных ядерным взрывом в Нагасаки, была в четыре раза меньше площади пожаров в Хиросиме, так как распространению пожаров в Нагасаки препятствовала холмистая местность. В Хиросиме, расположенном на ровной, местности, таких препятствий не было. Кроме рельефа местности, имеет значение наличие водных преград и зеленых насаждений, ослабляющих действие огня и препятствующих распространению пожаров.

Время года и метеорологические условия также оказывают большое влияние на распространение пожаров. В ясную летнюю погоду создаются благоприятные условия для распространения пожаров. Дождь, туман и снегопад ослабляют действие светового излучения, а следовательно, препятствуют возникновению массовых пожаров. В индустриальном городе в атмосфере содержится много дыма и пыли, образующих дымку, которая ослабляет действие светового излучения.

Большое значение для предотвращения массовых пожаров имеет проведение профилактических противопожарных мероприятий.

В результате действия светового излучения могут возникнуть большие лесные пожары от воспламенения сухих листьев, травы и сухого дерева. Распространение пожара в лесу зависит от времени года и метеорологических условии. Особенно большую опасность представляет хвойный лес в сухую летнюю погоду. Как правило, лиственный лес, в особенности, когда листья еще не опали, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный.

Радиус действия светового излучения больше радиуса действия ударной волны. Так, при ядерном взрыве мощностью 1 Мт радиус действия ударной волны равен 11 км, а радиус действия светового излучения— 17км. Световое излучение распространяется далеко за пределы зоны действия ударной волны.







Сейчас читают про: