Является ли погружение в канал хорошим способом укрыться от ядерного удара?

Помимо предположения, что системы предупреждения действительно включают сирену воздушной тревоги за некоторое время до фактического взрыва (что не следует принимать как должное), сценарий крайне нереалистичен.

Основными эффектами ядерного взрыва являются ударная волна, тепловая волна и электромагнитный импульс. Однако они ограничены радиусом от нескольких до нескольких десятков километров от центра взрыва, в зависимости от того, упадет ли бомба на землю или взорвется в воздухе, заряда, наличия гор, высоких зданий и т. д. Обратите внимание, что возникающая ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью. Таким образом, все, что находится в радиусе нескольких километров от центра, будет уничтожено моментально — не хватит времени, чтобы спрыгнуть с велосипеда. Термическая волна так же смертельна — в частности, вода в канале может просто испариться.

Проникающее излучение распространяется гораздо дальше. Хотя радиация в настоящее время обычно ассоциируется с ядерной энергией, она не считалась основным фактором при создании бомбы и не была основной причиной разрушения во время двух ядерных бомбардировок. О вредном воздействии радиации стало известно гораздо позже — фактически спустя десятилетия после многочисленных испытаний под открытым небом на полигонах в Неваде . Тем не менее, в случае, если человек выживет после взрыва, его оставят более или менее медленно умирать от лучевой болезни.

Наивно надеяться пережить ядерную войну — факт, который был широко известен около 30 лет назад, но, по-видимому, забыт (или так и не узнал) в эпоху после окончания холодной войны (см. Гарантированное взаимное уничтожение ) .

Хороший вопрос с чисто физической точки зрения. Вот ответ, который я нашел у Карла Лембке, супервайзера инспекторов качества воды Департамента водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса.

Во многих случаях для поглощения или блокирования излучения требуется большая масса. Вода, примерно одна метрическая тонна на кубический метр, представляет собой большую массу. Это также полезно, потому что вы можете видеть сквозь него, и он примет форму любого контейнера, в который вы его нальете, так что вам не придется так сильно беспокоиться о щелях в экранировании.

Для гамма-лучей у вас есть три основных механизма поглощения излучения: фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние и образование пар. При низких энергиях фотонов имеет значение фотоэффект, и вода менее эффективна, чем, например, свинец. Но если пространство не является проблемой, это просто означает, что вы добавляете больше воды. При более высоких энергиях фотонов комптоновское рассеяние в значительной степени не зависит от атомного номера вещества, поэтому для экранирования часто используется бетон. Он дешевле свинца. То же самое относится и к образованию пар, когда энергия фотонов превышает примерно 1,1 МэВ.

Вода или что-либо еще, богатое атомами водорода, отлично подходит для остановки нейтронов упругим столкновением. При столкновении нейтрона с протоном (ядром водорода) большая часть кинетической энергии может передаться протону, в результате чего нейтрон замедлится. В этот момент нейтрон может быть поглощен атомным ядром или, в противном случае, он подвергнется бета-распаду, оставив после себя протон и электрон. (Период полураспада составляет 10,8 минут.)

Но, в конечном счете, вода является хорошим противорадиационным щитом, потому что она относительно тяжелая, и вы можете разместить ее вокруг источника радиации за небольшие деньги.

Что касается вашего конкретного вопроса, я просто думаю, что вам нужно оставаться под водой в течение длительного времени, пока радиация не рассеется.

Как упоминалось в комментарии mmesser, я не вижу оснований подозревать, что обмен ядерными ударами вероятен в обозримом будущем.

Что касается взрывов в целом, если вы живете достаточно долго, чтобы начать принимать решения, и не попали в ловушку огненной бури, вас беспокоят волны давления, шрапнель и падающие обломки.

Для волн давления хорошо находиться за чем-то прочным, прочным и низким к земле. Делать себя маленьким и закрывать уши — это хорошо. Быть под водой может помочь, я не уверен. Это относится к любому взрыву — оказаться рядом со случайным взрывом или обычной бомбой более вероятно, чем получить ядерную бомбу. Если вы видите взрыв, не смотрите на него и не пытайтесь убежать: немедленно пригнитесь, спрячьтесь за чем-нибудь, присядьте и заткните уши до тех пор, пока не услышите звук.

Когда дело доходит до шрапнели и падающих обломков, расстояние, нахождение позади чего-то твердого, что нельзя превратить в шрапнель или взорвать в падающие обломки, и быть низко над землей, хорошо. Хорошо иметь какой-либо барьер между вами и падающими обломками. (Популярно высмеивать «пригнуться и укрыться» как бесполезное плацебо, но если вы видели взрыв и еще не ранены, осколки и падающие обломки — ваши наиболее вероятные источники травм, а «пригнуться и укрыться» — ваш оптимальная стратегия выживания. Опять же, это касается любого взрыва.)

Опасность ударной волны и осколков достаточно хорошо компенсируется стенкой канала на достаточном расстоянии, чтобы быть вне поля зрения воздушного взрыва. (Прижмитесь к стене поближе к взрыву, станьте маленьким и заткните уши.) То же самое можно сказать и о станции метро/подземки, эстакаде шоссе, подземном сооружении без высокого здания наверху или даже находящемся в дальнем конце. склоне холма и как можно ниже к земле.

Лучшая защита от опасных материалов (включая радиоактивные осадки) — это движение с наветренной стороны. Это, вероятно, стоит потратить полчаса, чтобы составить план: добавить в закладки пару веб-сайтов с текущим преобладающим направлением ветра в вашем городе и знать свой маршрут эвакуации по крайней мере в двух направлениях. Опять же, это касается неядерных угроз, в частности лесных пожаров.

Вторичное воздействие облученных объектов, особенно металлов, является последней опасностью, которую следует учитывать. Утилизация металлических предметов (золото, инструменты, оружие) может непреднамеренно привести вас к длительному контакту с радиоактивными материалами.

Я не думаю, что нахождение под водой поможет против УФ-импульса ядерного оружия (вода в основном прозрачна для УФ-излучения на глубине в несколько метров и в любом случае нагревается до смертельных температур) или от огненной бури. Свидетельства Второй мировой войны об огненных бурях, вызванных обычным оружием, указывают на то, что реки не были спасением для несчастных, которые пытались. Это может защитить вас от прямого гамма-излучения, но если у вас смертельные ожоги, не имеет значения, какая у вас доза гамма-излучения.

Нет никакой гарантии, что оружие сработает в определенном месте или в определенное время после сирены, поэтому вы можете побежать не в том направлении или оказаться на открытом месте в самый неподходящий момент. Для любой крупной катастрофы, включая ядерный удар, я думаю, что, вероятно, лучше искать убежище как можно ближе к тому месту, где вы находитесь, и надеяться на лучшее, а затем работать над тем, чтобы уйти от эпицентра и против ветра.

Вода легко пропускает ударные волны, поэтому, находясь под водой и в канаве, вы защищаете себя от инфракрасного и гамма-излучения, ударная волна все же может вас убить, в зависимости от расстояния до места взрыва, высоты взрыва и размера бомбы.

Для бомбы мощностью 1 Мт на высоте, выбранной для максимального радиуса взрыва, 4,4 мили или 7 км находятся за пределами зоны полного разрушения взрывом: Википедия оценивает радиус взрыва в 6 км для ядерной бомбы мощностью 1 Мт. Как и в случае с цунами, рельеф и сооружения будут отклонять и рассеивать ударную волну, что приведет к локальным отклонениям от среднего значения. Хотя вы хотите находиться в канале, идущем по касательной к месту взрыва, и найти место на берегу, обращенное к месту взрыва, для дополнительной защиты от грязи, было бы неразумно находиться рядом со зданиями или под мостами, которые могут рухнуть и похоронить вас. вы находитесь под водой, что ограничит продление вашей жизни до нескольких минут, пока не закончится кислород, если только вы не умрете от механического удара первым.

Вода поглощает электромагнитное излучение в инфракрасном спектре, поэтому нахождение под водой — отличная идея, чтобы защититься от него. Согласно тому же источнику в Википедии, 7 км находятся в пределах радиуса пожара. Избежать мгновенного пожара — хороший первый шаг к выживанию. Я не уверен, достаточно ли поглощенной энергии для значительного нагрева воды; если так, то больше всего будут нагреваться верхние слои, так что чем глубже погружаешься, тем лучше, если это не очевидно, и не мешкай, когда вылезаешь.

Долгосрочное выживание зависит от стольких непредвиденных обстоятельств, что их невозможно предсказать. Самый важный из них заключается в том, что, учитывая все обстоятельства, ядерная бомбардировка вашего города, скорее всего, не случайность, поэтому вы окажетесь в центре зоны ядерной войны, что несколько затуманит ваше мировоззрение.

Но немедленный эффект ядерной бомбы может привести к выживанию, и пребывание под водой должно улучшить шансы. Общими факторами, определяющими среднесрочную и долгосрочную выживаемость, являются:

• Ветер, переносящий осадки
• Оборудование для защиты себя
• Доступ к питьевой воде, продуктам питания и медикаментам
• Наличие транспорта для выезда из загрязненных и негостеприимных районов
• В зависимости от вашего местоположения, времени года и погоды: Доступ к укрытию

К тому времени, когда вы увидите, как загораются здания вокруг вас, вы уже получили дозу гамма-излучения. Доза нейтронов не сильно отстает. Вероятно, они прибывают раньше времени вашей реакции после света. Энергия нейтронов зависит от конструкции. Но тритиево-дейтериевое оружие нанесет мощный удар нейтронами с энергией 14 МэВ, которые летят со скоростью примерно 5% скорости света.

Кроме того, есть сияние неба. И гамма-, и нейтронное излучение могут рассеиваться в воздухе. Таким образом, вы будете получать дозу от зданий и воздуха над вами.

Взрывная волна идет за этим с невероятной скоростью. На 6 км вы вполне могли не успеть среагировать, прежде чем он до вас доберется. Если вы прыгнули в воду всего через 0,25 секунды (неплохое время реакции), вы могли бы все еще находиться в воздухе, когда произошел взрыв.

Так что план ждать и прыгать не годится. У вас не будет времени воспользоваться любой защитой, которую вы можете получить.

Лучше бы вам было за солидным земляным валом. Скажем, холм высотой не менее 10 метров, чем выше, тем лучше. И с максимально закрытым небом. Земля или камень будут блокировать радиацию не хуже воды. И это также заблокирует взрывную волну. Если бы была громадная и толстая каменная стена, за которой можно было бы укрыться, это могло бы дать вам шанс. Холм, полный деревьев, может быть плохим выбором, так как они могут загореться через секунду или две.

Еще лучше было бы ограждение с толстыми стенками. Скажем, тоннель метро не менее 10 метров под землей, чем больше, тем лучше. И не бежать в сторону центра города. Взрывная волна вполне может найти туннель. У вас есть забота о том, чтобы выйти после того, как на входе будет много щебня. Всегда есть вероятность обрушения туннеля из-за взрыва. И каждая вентиляционная шахта будет сдувать радиоактивные осадки.

Или, может быть, пожить с родственниками во Внешнем Нигде несколько месяцев. Так или иначе, это скоро придет в голову.

Вы также забыли, что из точки нуля вода испарится. Как только давление рассеется, вода устремится обратно в канал из дальнего верхнего течения, чтобы занять место испарившейся воды, вероятно, притягивая вас ближе к эпицентру, подумайте о цунами, когда вода течет обратно.

Частичный ответ на вопрос: глубинные бомбы, подводный звук и ударные волны

В нескольких местах люди отмечали, что нахождение под водой может усугубить воздействие ударной волны, потому что это известное явление, когда вода передает ударные волны каким-то образом «больше», чем воздух, а человеческое тело содержит полые заполненные воздухом структуры (легкие, носовые пазухи), где будет накапливаться энергия. .

Я не уверен в своих знаниях, поэтому не решаюсь что-либо сказать, но я думаю, что это ошибка, для исправления которой не нужен эксперт, и которая станет ясной, как только кто-нибудь подумает об этом. Это также может быть немного затянуто, так как я говорю сам с собой, когда иду.

что происходит с глубинными бомбами

Вода не делает звуки волшебным образом более энергичными. Энергия есть энергия, а закон обратных квадратов есть закон обратных квадратов. Так почему же подводные лодки или киты могут с большой четкостью улавливать звуки за много километров? Почему подводные взрывы так вредны? Почему щелчки связи с китами могут быть вредны для более мелких животных, таких как люди?

Сначала давайте определим вред на языке, на котором мы можем заниматься физикой. Вред - это то, что связано с энергией, выделяемой цели гораздо быстрее, чем цель может рассеивать или излучать энергию. Физические структуры в мишени можно аппроксимировать как локально устойчивые энергетические равновесия. Сломать их означает вытолкнуть их из этого равновесия вверх и за край энергетического колодца.

То, как вы применяете энергию, влияет на то, как быстро она может рассеиваться или излучаться — например, выстрел мощного лазерного импульса в кого-то может испарить часть его кожи, но пар унесет энергию так же быстро, как и вложил, поэтому травма будет поверхностной. Стрельба эквивалентной энергетической пулей в человека раздробит кости и разорвет органы, потому что нет никакого механизма для выхода энергии так же быстро, как пуля вводит ее, кроме как через выходное отверстие с тем, что осталось от пули. И наоборот, питчер средней школы, бросающий бейсбольный мяч в человека, имеет тот же механизм (физическое воздействие в основном твердого объекта) и ту же энергию, что и пуля из пистолета (около 500 Дж). Но он применяет энергию гораздо медленнее из-за своей гораздо меньшей скорости. Даже если он ударит твердой,

Волны давления передают энергию цели. Таким образом, мы можем заключить, что при прочих равных условиях большее количество энергии за меньшее время означает больший ущерб.

Как я сказал в начале, энергия есть энергия, а закон обратных квадратов — это закон обратных квадратов. Погружение бомбы в воду не делает ее более энергичной. Бомбы — это твердые объекты с четко определенным минимальным радиусом, поэтому закон обратных квадратов невозможно обмануть. Давайте возьмем старую сферическую бомбу: полная энергия на поверхности бомбы (приблизительно) такая же, как и полная энергия на любой более крупной сферической оболочке, а отношение плотностей энергии такое же, как отношение квадратов радиусов.

Так что под водой мы наносим больше «вреда» — то есть больше энергии за меньшее время — с той же энергией. Именно скорость (буквально), с которой мы применяем эту энергию, делает волну давления более вредной.

Скорость звука примерно в 5 раз больше под водой, чем в воздухе. Я понятия не имею, как и работают ли сверхзвуковые ударные волны под водой, но предположим, что в любом случае все волны давления, создаваемые данным взрывом, распространяются гораздо быстрее под водой, чем в воздухе, и, следовательно, отдают энергию цели намного быстрее, чем давление эквивалентной плотности энергии . волна в воздухе. Тот же поток энергии за меньшее время равен большему урону.

так что насчёт взрывов в воздухе под водой

Теперь предположим, что мы взорвали ту же бомбу над поверхностью воды. Предположим ради аргумента, что никакая энергия не отражается на границе раздела вода-воздух. (Это нереально — на самом деле большая часть энергии отражается на границе раздела.)

Вода не может передавать энергию подводной цели быстрее, чем поверхность воды получает энергию. Это нарушило бы сохранение энергии или, по крайней мере, потребовало бы, чтобы вода имела какой-то механизм для хранения энергии для отсроченного высвобождения. Таким образом, с точки зрения потока мощности поток мощности через поперечное сечение цели на некотором расстоянии$l$от поверхности, которая сама находится на расстоянии$r$от источника волны давления в воздухе находится где-то между потоком мощности на расстоянии$r$от источника в воздухе и поток мощности на расстоянии$r+l$от источника в воздухе.

Если мы находимся на глубине 1,5 метра, игнорируя другие факторы, наш поток мощности на некоторое значение меньше, чем тот, который был бы на поверхности, и больше, чем тот, который был бы на расстоянии еще 1,5 метра от оружия в атмосфере.

Это будет большой диапазон, если вы говорите о бомбе на расстоянии 3 метров, и потребуются эксперименты или расчеты, чтобы определить, будет ли вам лучше в воздухе или под водой. Но мы говорим о бомбе не менее чем в 3 километрах - иначе мы уже мертвы, что бы мы ни делали. Наш максимальный увеличенный поток мощности от ныряния на 1,5 м вместо ходьбы на 1,5 м составляет$1-(3000m)^2/(3001.5m)^2 \approx 0.001$раз больший поток мощности.$^1$

Итак, с точки зрения потока мощности, воде нужно отражать менее 0,1% поступающей энергии, чтобы вы получали меньше «вреда», чем кто-либо, стоящий на том же радиусе в воздухе.

как насчет интерфейсов человеческого тела?

Хорошо, но, может быть, в попадании в воду есть что-то такое, что делает данный поток мощности волны давления хуже в воде, чем в воздухе. Волны давления отдают большую часть своей энергии, когда они отражаются при изменении поверхности раздела, поэтому в воде ваши руки, ноги и кишки будут в основном передавать энергию без помех, в то время как ваши легкие и носовые пазухи будут в основном отражать волну давления, и, следовательно, волна давления будет вкладывать много энергии в эти места. Можно представить, что легкие и носовые пазухи могут быть более хрупкими, чем руки и ноги, даже с учетом того, как сочленения тела передают большую часть этой энергии в уязвимые суставы.

Опять же, это ошибка, которую легко увидеть, и мне не нужно ничего знать об относительной структурной силе легких и суставов, чтобы понять это. Все, что мне нужно знать, это то, что в обоих случаях одинаковое количество изменений интерфейса, сделанных из более или менее одного и того же.

То есть: предположим, что человек представляет собой мешок с водой (плоть, кости и т. д.) вокруг мешка с воздухом (легкие, носовые пазухи).

Если вы попадаете в волну давления в атмосфере, происходит изменение интерфейса на вашей коже и второе изменение интерфейса в ваших легких. На первой границе раздела (воздух-тело) определенное количество энергии отражается, определенное количество откладывается на границе раздела и определенное количество передается. Передаваемое количество достигает второго интерфейса (от тела до легких). Определенная сумма отражается, определенная сумма депонируется и так далее.

Если вы попадаете в волну давления в воде, которая возникла в атмосфере, происходит изменение границы раздела на поверхности воды и второе изменение границы раздела в ваших легких. На первой границе раздела (воздух-вода) определенное количество энергии отражается, определенное количество откладывается на границе раздела и определенное количество передается. Передаваемое количество достигает второго интерфейса (от тела до легких). Определенная сумма отражается, определенная сумма депонируется и так далее.

Что бы вы предпочли поглотить, независимо от процента энергии, выделяемой волной при фазовом переходе воздух-вода? Поверхность воды или ваше тело?

Теперь может случиться так, что энергия, отложенная на поверхности воды, по практической оценке, так же вредна для вас на глубине 1,5 м, как если бы она была передана вам напрямую. Вода деформируется, и катастрофически сильное событие, такое как большая бомба, может взорвать всю воду с частью энергии, выделившейся на поверхность, что не принесет никакой практической пользы. Я не знаю. Но, конечно же, не намного хуже , если энергия будет откладываться, по крайней мере сначала, на расстоянии 1,5 м от вас, чем внутри вашего собственного тела.

1: Это сложнее из-за эффекта земли (земля отражает большую часть энергии, поэтому ударные волны распространяются по земле где-то между$1/r$и$1/r^2$зависимость). И из-за барьеров (как отмечено в моем другом ответе, укрытие за чем-то тяжелым и твердым приведет к резкому сокращению количества энергии, которой вы подвергаетесь, а поверхность планеты - очень тяжелая и твердая вещь, которую можно скрыть. позади). Но для общего представления о том, почему 1,5 м расстояния не имеют большого значения, я думаю, что это достаточно верно.