Что делает электронную бомбу или электромагнитный импульс (ЭМИ) разрушительными?

Причина, по которой такой импульс настолько разрушительен, заключается в том, что он имеет широкий диапазон частот и, следовательно, может воздействовать на объекты с широким диапазоном физических размеров и большой амплитудой импульса.

Каждый кусочек проводящего материала действует как антенна. При обычном опыте здесь, на Земле, окружающее радиочастотное излучение настолько низкое, что результирующие токи и напряжения в этих проводящих материалах настолько малы, что не причиняют вреда. На самом деле они настолько низки, что радиостанции, намеренно предназначенные для приема этих сигналов, должны усиливать их, чтобы достичь полезных уровней.

Результирующие напряжения и токи пропорциональны силе поля, которое их вызывает. Некоторый уровень напряжения и тока может повредить что-то, поэтому некоторый уровень напряженности поля вызовет повреждение. Это на несколько порядков больше, чем то, что мы обычно наблюдаем здесь, но это именно то, что может произвести правильный тип ядерной бомбы.

Если схема предназначена для работы с микроамперными сигналами, поступающими от антенны, не должно быть преувеличением представить, что усилители могут что-то повредить.

Это не так далеко, как может показаться. Крупные выбросы корональной массы Солнца и раньше выводили из строя участки энергосистемы. В этом случае линии электропередач представляют собой действительно длинные антенны, а поля, вызванные движением такого количества заряженных частиц, вызвали достаточный избыточный ток, чтобы отключить выключатели в системе.

Две вещи делают ЭМИ-оружие разрушительным:

• выделяется огромное количество энергии
• очень короткий период времени, в течение которого он высвобождается

Другой меньший, но похожий пример — молния. Удар молнии может высвободить 500 мегаджоулей энергии всего за несколько миллисекунд. Для сравнения, вещательная станция AM мощностью 50 кВт выделяет такое же количество энергии каждые 2,8 часа. Но удар молнии в ваш дом, вероятно, вызовет некоторый ущерб, тогда как 2,8 часа рядом с передатчиком AM не будут.

Вы можете получить некоторое представление о том, почему короткий импульс более разрушительен, взглянув на определение индуктивности:

Где:

• $v(t)$это напряжение в момент$t$, в вольтах
• $L$индуктивность, в генри,
• $\frac{\mathrm di}{\mathrm dt}$скорость изменения тока во времени, в амперах в секунду

ЭМИ-оружие создаст очень быстрые изменения в магнитном поле, что вызовет очень быстро меняющиеся токи в любом проводнике . Следовательно$\frac{\mathrm di}{\mathrm dt}$будет очень большим, и даже работая против небольшой индуктивности, это может привести к достаточно высокому напряжению, чтобы повредить электронику, особенно чувствительные элементы, такие как полевые МОП -транзисторы (основа современной цифровой электроники), многие из которых могут быть повреждены при приложении всего лишь 10 вольт к их воротам.

Емкость определяется аналогичным образом, будучи двойной индуктивностью:

Это означает, что быстрое изменение напряжения может привести к повреждению токов.

Конечно, ЭМИ-оружие может генерировать как магнитное, так и электрическое поля, но из этих двух уравнений вы можете понять, почему импульсная часть электромагнитного импульса является ключом к его разрушительной силе. Грубо говоря, высвобождение того же количества энергии за половину времени удваивает токи и напряжения, которые могут быть произведены, с последующим увеличением разрушительной силы.

Импульсы ЭМИ ядерной бомбы могут воздействовать на такую ​​большую площадь, потому что бомба содержит такое большое количество энергии.

Ссылаясь на https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_electromagnetic_pulse#Starfish_Prime и https://en.wikipedia.org/wiki/TNT_equivalent , высотный «Морская звезда Прайм», вызвавший электрические повреждения на Гавайях, около 1445 километров ( 898 миль) от точки детонации, выбив около 300 уличных фонарей, использовал бомбу мощностью 1,44 мегатонны: это эквивалентно половине всех обычных взрывчатых веществ, использовавшихся во Второй мировой войне при одном взрыве . 6 петаджоулей энергии.

Это эквивалентно работе AM-радиостанции мощностью 50 кВт в ответе Фила Фроста в течение 3800 лет.

Испытание высотной (космической) водородной бомбы Starfish Prime 1962 года, результаты которого были видны здесь (в Новой Зеландии) в течение нескольких дней и которое предположительно нанесло некоторый ущерб от воздействия ЭМИ, было достигнуто:

• ".... в июле 1962 года испытание Starfish Prime повредило электронику в Гонолулу и Новой Зеландии (примерно в 1300 километрах), перегорело 300 уличных фонарей на Оаху (Гавайи), сработало около 100 охранных сигнализаций и стало причиной выхода из строя микроволновки. ретрансляционная станция на Кауаи, которая отрезала прочную телефонную сеть от других гавайских островов...» От:

Википедия ЭМИ

и

Взрыв на большой высоте

Механизмы и последствия:

Влияние БЫСТРОГО ЯДЕРНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА на электроэнергетическую сеть по всей стране: другой взгляд
Написано ~ = 1987.

• Аннотация: В этой статье в первую очередь рассматривается потенциальное воздействие одиночного высотного ядерного взрыва на энергосистему США. Проводится сравнение между ЭМИ и природными явлениями, такими как молния. В этой статье делается вывод о том, что ЭМИ не более вреден для энергосистемы, чем его аналоги в природе. Верхний предел электрического поля очень быстрого высокоамплитудного ЭМИ выводится из первых принципов.
  Полученные значения значительно ниже, чем обычно представленные значения. Дополнительные расчеты показывают, что ионизация, вызванная ядерным взрывом, сильно ослабляет ЭМИ.

Как это работает - ebomb

70+ страниц - антивоенная направленность, но большие объемы на эмп.

Последствия испытаний ядерного оружия: разоблачение популярных преувеличений, поощряющих распространение

40 страниц + компиляция - многое включено.

Последствия ядерного оружия: фактическая правда, составленная из рассекреченных отчетов