Γιατί μια πυρηνική έκρηξη δημιουργεί ένα σύννεφο μανιταριών;
Μια πυρηνική/ατομική έκρηξη δημιουργεί ένα σύννεφο μανιταριών επειδή η εκρηκτική βόμβα απελευθερώνει ξαφνικά μεγάλη ποσότητα θερμότητας γρήγορα, η οποία αλληλεπιδρά με τον ψυχρότερο αέρα του περιβάλλοντος και τον κάνει λιγότερο πυκνό. Η γιγάντια βολίδα είναι εξαιρετικά καυτή, η οποία ανεβαίνει γρήγορα στον αέρα, δημιουργώντας ένα κενό που στη συνέχεια γεμίζει γρήγορα από τον περιβάλλοντα αέρα, σχηματίζοντας στη διαδικασία ένα σύννεφο μανιταριών.
Μια πυρηνική/ατομική έκρηξη δημιουργεί ένα σύννεφο μανιταριών επειδή η εκρηκτική βόμβα απελευθερώνει ξαφνικά μεγάλη ποσότητα θερμότητας γρήγορα, η οποία αλληλεπιδρά με τον ψυχρότερο αέρα του περιβάλλοντος και τον κάνει λιγότερο πυκνό. Η γιγάντια βολίδα είναι εξαιρετικά καυτή, η οποία ανεβαίνει γρήγορα στον αέρα, δημιουργώντας ένα κενό που στη συνέχεια γεμίζει γρήγορα από τον περιβάλλοντα αέρα, σχηματίζοντας στη διαδικασία ένα σύννεφο μανιταριών.
Αν έχετε κοιτάξει ποτέ φωτογραφίες πυρηνικών εκρήξεων στο Διαδίκτυο, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει κάτι αρκετά ενδιαφέρον για αυτές:ανεξάρτητα από το είδος της έκρηξης ή το πού συμβαίνουν, όλες φαίνεται να σχηματίζουν ένα «σύννεφο μανιταριών» στον ουρανό .
Φωτογραφία :Razvan Ionut Dragomirescu / Shutterstock
Μια αξιοσημείωτη πτυχή των πυρηνικών εκρήξεων είναι ότι διαφέρουν σημαντικά από τις κανονικές εκρήξεις, δηλαδή αυτές που προκαλούνται από δυναμίτες, χειροβομβίδες, βλήματα κ.λπ. Λοιπόν, γιατί οι πυρηνικές εκρήξεις προκαλούν τόσο δραματικούς και συνεπείς σχηματισμούς στον ουρανό;
Τι είναι ένα σύννεφο μανιταριών;
Ένα σύννεφο μανιταριού είναι ένα εμβληματικό σύννεφο καπνού/συντριμμιών σε σχήμα μανιταριού που σχηματίζεται στον ουρανό μετά από μια εξαιρετικά μεγάλη έκρηξη. Αν και συνήθως συνδέεται με μια πυρηνική έκρηξη, ένα σύννεφο μανιταριού μπορεί να σχηματιστεί μετά από οποιοδήποτε γεγονός που οδηγεί σε ταχεία απελευθέρωση θερμότητας, όπως ένα ηφαίστειο, μια δασική πυρκαγιά, ένα συμβάν πρόσκρουσης (σύγκρουση μεγάλης κλίμακας μεταξύ αστρονομικών αντικειμένων) ή ιδιαίτερα ισχυρή έκρηξη (όπως αυτές που προκαλούνται από βόμβες κενού).
Γιατί οι πυρηνικές εκρήξεις προκαλούν σύννεφα μανιταριών;
Μια ιδιαίτερα ισχυρή έκρηξη συνοδεύεται από ξαφνική απελευθέρωση μεγάλης θερμότητας. Αυτή η θερμότητα αλληλεπιδρά με τον περιβάλλοντα αέρα, καθιστώντας τον θερμότερο και λιγότερο πυκνό, με αποτέλεσμα αυτό που είναι γνωστό ως αστάθεια Rayleigh–Taylor σε επιστημονικούς κύκλους. Με απλά λόγια, λέει ότι όταν δύο ρευστά διαφορετικής πυκνότητας (και επομένως υπόκεινται σε διαφορετικές επιταχύνσεις) αλληλεπιδρούν, το ελαφρύτερο υγρό πιέζει το πιο πυκνό ρευστό.
Εκτός από το ίδιο το σύννεφο των μανιταριών, η αιώρηση του νερού στην κορυφή του πετρελαίου, οι ηφαιστειακές εκρήξεις, οι πίδακες ανέμων που ρυθμίζουν το κλίμα της Γης και οι εκρήξεις σουπερνόβα είναι μερικές περιπτώσεις όπου η αστάθεια Rayleigh-Taylor παίζει ρόλο.
Ένα παράδειγμα αστάθειας RT στο Νεφέλωμα Καβούρι, ένα κατάλοιπο σουπερνόβα και νεφέλωμα ανέμου πάλσαρ στον αστερισμό του Ταύρου (Πηγή εικόνας:Wikimedia Commons)
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ξαφνική απελευθέρωση ενέργειας μετά από έκρηξη θερμαίνει τον περιβάλλοντα αέρα ο οποίος στη συνέχεια αρχίζει να διαστέλλεται. Η γιγάντια βολίδα που δημιουργήθηκε στα αρχικά στάδια της έκρηξης είναι απίστευτα καυτή, με θερμοκρασίες που φτάνουν τα εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, κάτι που μοιάζει με αυτό που θα περίμενε κανείς να βρει στη μέση του Ήλιου!
Τώρα, ο ζεστός αέρας μέσα στη βολίδα ανεβαίνει γρήγορα στον αέρα, δημιουργώντας ένα κενό που στη συνέχεια γεμίζει γρήγορα από τον περιβάλλοντα αέρα, ο οποίος επίσης διαστέλλεται και αρχίζει να ανεβαίνει. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται για αρκετή ώρα, κατά την οποία η βολίδα συνεχίζει να ανεβαίνει γρήγορα στον ουρανό.
Καθώς η βολίδα συνεχίζει να ανεβαίνει, αντιμετωπίζει αντίσταση από τον αέρα που βρίσκεται στην κορυφή της, που την σπρώχνει προς τα πλάγια. Αυτό οδηγεί στην ισοπέδωση της κορυφής του σύννεφου, το οποίο στη συνέχεια εμφανίζεται σαν το καπάκι ενός μανιταριού. Το εκτοπισμένο αέριο, το οποίο βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τον αέρα στο κέντρο της στήλης, στάζει στις πλευρές της στήλης, μόνο για να αναρροφηθεί ξανά από την ανερχόμενη στήλη για να ταξιδέψει ξανά προς τα πάνω.
Αυτός είναι ο λόγος που οι άκρες μιας βολίδας μιας έκρηξης φαίνονται να κουλουριάζονται συνεχώς. Δεδομένου ότι μια πυρηνική έκρηξη συμβαίνει σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα από τις κανονικές εκρήξεις, η βολίδα που δημιουργεί είναι αναλογικά γιγάντια.
Τέλος του ταξιδιού της βολίδας
Η βολίδα συνεχίζει να ανεβαίνει στον αέρα μέχρι να φτάσει στο σημείο όπου ο περιβάλλοντας αέρας δεν είναι πλέον δροσερός. Αυτό είναι σημαντικά ψηλά στην ατμόσφαιρα, δηλαδή όπου το όζον θερμαίνει το περιβάλλον αέριο απορροφώντας την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία. Όταν ο περιβάλλοντας αέρας δεν είναι πλέον θερμότερος από τα αέρια της βολίδας, ο αέρας που ανεβαίνει σταματά απότομα και απλώνεται οριζόντια, δημιουργώντας μια τέλεια κορυφή για το σύννεφο των μανιταριών.
Το σύννεφο μανιταριών που δημιουργήθηκε από την έκρηξη του Ηφαιστείου Redoubt στις 21 Απριλίου 1990. Σημειώστε ότι ο ανερχόμενος αέρας σταματά απότομα και απλώνεται οριζόντια αφού φτάσει σε ένα συγκεκριμένο υψόμετρο (Προστασία φωτογραφίας:Wikipedia.org)
Πόσο μεγάλο είναι ένα σύννεφο πυρηνικών μανιταριών;
Τα σύννεφα μανιταριών που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα πυρηνικών εκρήξεων μπορούν να πάνε χιλιάδες μέτρα στον ουρανό, ξεπερνώντας εύκολα το ύψος του Έβερεστ – της ψηλότερης βουνοκορφής στον κόσμο.
Η ισχύς των πυρηνικών εκρήξεων μετριέται σε Kilotons και Megatons TNT. Το ισοδύναμο TNT γενικά χρησιμοποιείται για να εκφράσει την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από την έκρηξη μιας βόμβας. Μια βόμβα επισημαίνεται ότι έχει απόδοση «1 Kiloton» όταν η έκρηξή της απελευθερώνει ένα ορισμένο ποσό ενέργειας που ισοδυναμεί με την έκρηξη 1.000 κιλών TNT. 1 Megaton ισοδυναμεί με 1.000 Kilotons.
Η πυρηνική έκρηξη που συνέβη στη Χιροσίμα της Ιαπωνίας το 1945 εξερράγη με ενέργεια 15 κιλοτόνων.
Σύννεφο μανιταριών από τον ατομικό βομβαρδισμό στο Ναγκασάκι της Ιαπωνίας στις 9 Αυγούστου 1945. Οι βολίδες που προκαλούνται από εκρήξεις ανεβαίνουν πολύ γρήγορα στον αέρα. (Πηγή εικόνας:Wikimedia Commons)
Ποιες είναι οι μεγαλύτερες εκρήξεις πυρηνικής βόμβας όλων των εποχών;
Αυτές είναι οι 3 πιο ισχυρές ανθρωπογενείς εκρήξεις στην ιστορία της ανθρωπότητας (κατά φθίνουσα σειρά της δύναμής τους):
- Η μεγαλύτερη, ισχυρότερη πυρηνική έκρηξη όλων των εποχών συνέβη ως αποτέλεσμα της έκρηξης του Τσάρου Μπόμπα , το πιο ισχυρό πυρηνικό όπλο που πυροδοτήθηκε ποτέ στην ιστορία της ανθρωπότητας. Ήταν μια ρωσική βόμβα που δοκιμάστηκε στις 30 Οκτωβρίου 1961. Είχε απόδοση 57 Μεγατόνων, που ήταν περίπου 3.300 φορές πιο ισχυρή από την έκρηξη στη Χιροσίμα!
- Η δεύτερη πιο ενεργητική έκρηξη σημειώθηκε μετά την έκρηξη της πυρηνικής βόμβας B-41 – ενός θερμοπυρηνικού όπλου που ανέπτυξαν οι Ηνωμένες Πολιτείες στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Η απόδοσή του ήταν 25 Μεγατόνων.
- Η τρίτη μεγαλύτερη πυρηνική έκρηξη σημειώθηκε λόγω της έκρηξης ενός άλλου αμερικανικού θερμοπυρηνικού όπλου που ονομάζεται Castle Bravo , που πυροδοτήθηκε με απόδοση περίπου 15 Μεγατόνων τον Μάρτιο του 1954. Αυτές ήταν οι τρεις πιο ισχυρές εκρήξεις στην ιστορία της ανθρωπότητας.
Μια σύγκριση μερικών από τις μεγαλύτερες πυρηνικές εκρήξεις μέχρι σήμερα
Όπως μπορείτε να δείτε, μια ξαφνική, γρήγορη και συγκεντρωμένη απελευθέρωση θερμότητας σε ένα σχετικά δροσερό περιβάλλον είναι το μόνο που χρειάζεται για να σχηματιστεί ένα σύννεφο μανιταριού στον ουρανό. Έτσι, την επόμενη φορά που θα δείτε μια εικόνα ενός σύννεφου μανιταριού, μην βιαστείτε στο συμπέρασμα «πρέπει να είναι πυρηνικός τρόπος». μπορεί να είναι απλώς μια ισχυρή ηφαιστειακή έκρηξη ή μια μαινόμενη δασική κόλαση. Καμία από αυτές τις επιλογές δεν είναι ιδανική, αλλά είναι καλύτερο από ένα σημάδι ότι η πυρηνική αποκάλυψη έχει ξεκινήσει!
