Gli effetti delle armi nucleari

Le esplosioni nucleari producono effetti distruttivi sia immediati che ritardati. Scoppio, radiazione termica e pronta radiazione ionizzante provocano una distruzione significativa entro pochi secondi o minuti da una detonazione nucleare. Gli effetti ritardati, come le ricadute radioattive e altri effetti ambientali, infliggono danni per un periodo prolungato che varia da ore a anni.

L'energia di un'arma nucleare

Una delle differenze fondamentali tra un'esplosione nucleare e un'esplosione convenzionale è che le esplosioni nucleari possono essere molte migliaia (o milioni) di volte più potenti delle più grandi detonazioni convenzionali. Entrambi i tipi di armi si basano sulla forza distruttiva dell'esplosione o dell'onda d'urto. Tuttavia, le temperature raggiunte in un'esplosione nucleare sono molto più elevate che in un'esplosione convenzionale e una grande parte dell'energia in un'esplosione nucleare viene emessa sotto forma di luce e calore, generalmente indicati come energia termica. Questa energia è in grado di provocare ustioni alla pelle e di innescare incendi a distanze considerevoli. Le esplosioni nucleari sono anche accompagnate da varie forme di radiazioni, che durano alcuni secondi per rimanere pericolose per un lungo periodo di tempo.

Circa l'85 percento dell'energia di un'arma nucleare produce aria (e shock), energia termica (calore). Il restante 15 percento dell'energia viene rilasciato come vari tipi di radiazioni nucleari. Di questo, il 5 percento costituisce la radiazione nucleare iniziale, definita come quella prodotta entro un minuto circa dall'esplosione, sono principalmente raggi gamma e neutroni. L'ultimo 10 percento dell'energia di fissione totale rappresenta quella della radiazione nucleare residua (o ritardata), che viene emessa per un periodo di tempo. Ciò è in gran parte dovuto alla radioattività dei prodotti di fissione presenti nei residui di armi, o detriti e ricadute dopo l'esplosione.

La "resa" di un'arma nucleare è una misura della quantità di energia esplosiva che può produrre. Il rendimento è dato in termini di quantità di TNT che genererebbe la stessa quantità di energia quando esplode. Pertanto, un'arma nucleare da 1 kiloton è una che produce la stessa quantità di energia in un'esplosione di 1.000 tonnellate di TNT. Allo stesso modo, un'arma da 1 megaton avrebbe l'equivalente energetico di 1 milione di tonnellate di TNT. Un megaton equivale a 4,18 x 1015 joule.

Nel valutare il potere distruttivo di un sistema di armi, è consuetudine utilizzare il concetto di megatoni equivalenti (EMT). Il megatonnage equivalente è definito come il megatonnage effettivo elevato alla potenza dei due terzi:

EMT = Y2/3 dove Y è in megatoni.

Questa relazione deriva dal fatto che il potere distruttivo di una bomba non varia linearmente con la resa. Il volume in cui si diffonde l'energia dell'arma varia in base al cubo della distanza, ma l'area distrutta varia al quadrato della distanza.

Quindi 1 bomba con una resa di 1 megaton distruggerebbe 80 miglia quadrate. Mentre 8 bombe, ciascuna con una resa di 125 kilotoni, distruggerebbero 160 miglia quadrate. Questa relazione è una delle ragioni per lo sviluppo di sistemi di consegna che potrebbero trasportare più testate (MIRV).

Effetti di base delle armi nucleari

Le esplosioni nucleari producono effetti distruttivi sia immediati che ritardati. Scoppio, radiazione termica e pronta radiazione ionizzante causano distruzione significativa in pochi secondi o minuti di una detonazione nucleare. Gli effetti ritardati, come le ricadute radioattive e altri possibili effetti ambientali, provocano danni per un periodo prolungato che varia da ore ad anni. Ognuno di questi effetti viene calcolato dal punto di detonazione.

Ground Zero

Il termine "ground zero" si riferisce al punto sulla superficie terrestre immediatamente sotto (o sopra) il punto di detonazione. Per uno scoppio sopra (o sotto) l'acqua, il punto corrispondente viene generalmente chiamato "superficie zero". Il termine "superficie zero" o "superficie terra zero" è anche comunemente usato per esplosioni sotterranee e di superficie del suolo. In alcune pubblicazioni, lo zero di terra (o superficie) è chiamato "ipocentro" dell'esplosione.

Effetti dell'esplosione

La maggior parte dei danni proviene dall'effetto esplosivo. L'onda d'urto dell'aria si irradia verso l'esterno, producendo improvvisi cambiamenti nella pressione dell'aria che può schiacciare gli oggetti e venti forti che possono abbattere gli oggetti. In generale, i grandi edifici vengono distrutti dal cambiamento della pressione atmosferica, mentre persone e oggetti come alberi e pali vengono distrutti dal vento.

L'entità dell'effetto esplosione è correlata all'altezza dell'esplosione al di sopra del livello del suolo. Per ogni data distanza dal centro dell'esplosione, c'è un'altezza di scoppio ottimale che produrrà il più grande cambiamento nella pressione dell'aria, chiamata sovrapressione, e maggiore è la distanza maggiore è l'altezza di scoppio ottimale. Di conseguenza, uno scoppio sulla superficie produce la massima sovrapressione a distanze molto ravvicinate, ma una sovrapressione minore di un'esplosione di aria a distanze leggermente più lunghe.

Quando un'arma nucleare viene fatta esplodere sulla superficie della Terra o nelle sue vicinanze, l'esplosione scava un grande cratere. Parte del materiale nel cratere si deposita sul bordo del cratere stesso; il resto viene trasportato in aria e ritorna sulla Terra come ricaduta radioattiva. Un'esplosione più lontana dalla superficie terrestre rispetto al raggio della palla di fuoco non scava un cratere e produce una ricaduta immediata trascurabile. Per lo più, un'esplosione nucleare uccide le persone con mezzi indiretti piuttosto che con la pressione diretta.

Effetti delle radiazioni termiche

Circa il 35 percento dell'energia di un'esplosione nucleare è un intenso scoppio di radiazione termica, cioè di calore. Gli effetti sono simili all'effetto di un lampo di due secondi proveniente da un'enorme lampada solare. Poiché la radiazione termica viaggia all'incirca alla velocità della luce, il lampo di luce e calore precede l'onda di scoppio di alcuni secondi, proprio come si vede un lampo prima che si uda un tuono.

La luce visibile produrrà "cecità" nelle persone che guardano nella direzione dell'esplosione. La cecità al flash può durare diversi minuti, dopodiché il recupero è totale. Se il flash è focalizzato attraverso la lente dell'occhio, si verificherà un'ustione permanente della retina. A Hiroshima e Nagasaki, ci furono molti casi di cecità, ma solo un caso di ustioni alla retina, tra i sopravvissuti. D'altra parte, chiunque abbia perso la vista mentre guida un'auto potrebbe facilmente causare lesioni permanenti a se stesso e agli altri.

Le ustioni cutanee derivano da intensità di luce più elevate e quindi si verificano più vicino al punto di esplosione. Le ustioni di primo grado, secondo e terzo grado possono verificarsi a distanze di cinque miglia dall'esplosione o più. Le ustioni di terzo grado oltre il 24 percento del corpo, o le ustioni di secondo grado oltre il 30 percento del corpo, causeranno gravi shock e probabilmente si dimostreranno fatali a meno che non sia disponibile una pronta assistenza medica specializzata. Gli Stati Uniti dispongono di strutture per il trattamento di 1.000 o 2.000 casi di ustioni gravi. Una singola arma nucleare potrebbe produrne più di 10.000.

La radiazione termica di un'esplosione nucleare può innescare direttamente i materiali di accensione. In generale, i materiali infiammabili all'esterno della casa, come foglie o giornali, non sono circondati da materiale combustibile sufficiente per generare un fuoco autosufficiente. Gli incendi che hanno maggiori probabilità di diffondersi sono quelli causati dalle radiazioni termiche che passano attraverso le finestre per accendere i letti e i mobili all'interno delle case. Un'altra possibile fonte di incendi, che potrebbe essere più dannosa nelle aree urbane, è indiretta. Danni esplosivi a negozi, scaldabagni, forni, circuiti elettrici o tubazioni del gas accenderebbero incendi in cui il carburante è abbondante.

Effetti diretti delle radiazioni nucleari

Le radiazioni dirette si verificano al momento dell'esplosione. Può essere molto intenso, ma la sua gamma è limitata. Per le armi nucleari di grandi dimensioni, la gamma di radiazioni dirette intense è inferiore alla gamma di esplosioni letali e effetti di radiazione termica. Tuttavia, nel caso di armi più piccole, la radiazione diretta con la portata maggiore può essere l'effetto letale. Le radiazioni dirette hanno causato danni sostanziali ai residenti di Hiroshima e Nagasaki. La risposta umana alle radiazioni ionizzanti è soggetta a grande incertezza scientifica e intense controversie. Sembra probabile che anche piccole dosi di radiazioni facciano del male.

Ricaduta/Fallout

Le radiazioni di Fallout vengono ricevute da particelle rese radioattive dagli effetti dell'esplosione e successivamente distribuite a varie distanze dal sito dell'esplosione. Mentre qualsiasi esplosione nucleare nell'atmosfera produce delle ricadute, la ricaduta è di gran lunga maggiore se lo scoppio è in superficie, o almeno abbastanza basso da consentire al fuoco di toccare il suolo. I pericoli significativi derivano dalle particelle raccolte dal terreno e irradiate dall'esplosione nucleare. Le particelle radioattive che si innalzano solo a breve distanza (quelle nello "stelo" della familiare nuvola di funghi) ricadranno sulla terra nel giro di pochi minuti, atterrando vicino al centro dell'esplosione. È improbabile che tali particelle causino molte morti, perché cadranno in aree in cui la maggior parte delle persone è già stata uccisa. Tuttavia, la radioattività complicherà gli sforzi di salvataggio o eventuale ricostruzione. Le particelle radioattive che si innalzano più in alto verranno portate a una certa distanza dal vento prima di tornare sulla Terra, e quindi l'area e l'intensità della ricaduta sono fortemente influenzate dalle condizioni meteorologiche locali. Gran parte del materiale viene semplicemente spazzato dal vento in un lungo pennacchio. Le precipitazioni possono anche avere un'influenza significativa sui modi in cui si depositano le radiazioni dalle armi più piccole, poiché la pioggia trasporterà particelle contaminate al suolo. Le aree che ricevono tali piogge contaminate diventerebbero "punti caldi", con maggiore intensità di radiazione rispetto all'ambiente circostante.

Tipi di esplosioni nucleari

Gli effetti di un'esplosione nucleare dipendono in parte dall'altezza della detonazione. Esistono cinque classificazioni generali di esplosioni: aria, alta quota, sott'acqua, sotterranee e superficiali.

Uno scoppio di aria è definito come uno in cui l'esplosione si verifica nell'aria ad un'altitudine inferiore a 30.000 piedi (30.480 metri), ma ad un'altezza tale che la palla di fuoco non tocca la superficie della terra. Una detontazione al di sopra di tale altitudine viene generalmente definita esplosione ad alta quota.

Un'esplosione nucleare che si verifica in corrispondenza o leggermente al di sopra della superficie effettiva del terreno o dell'acqua è nota come esplosione superficiale. Se l'esplosione avviene sotto la superficie della terra o dell'acqua, allora è conosciuta come sotterranea o subacquea rispettivamente. Il design di Robust Nuclear Earth Penetrator (RNEP) utilizza le caratteristiche di scoppio sotterraneo nel tentativo di distruggere obiettivi sepolti.

Uno dei maggiori risultati del tipo di scoppio è la quantità di detriti radioattivi e ricadute e la forza dell'onda di scoppio.

The Blast Wave

Una frazione di secondo dopo un'esplosione nucleare, il calore della palla di fuoco fa sì che un'onda ad alta pressione si sviluppi e si muova verso l'esterno producendo l'effetto di scoppio. La parte anteriore dell'onda di scoppio, cioè la parte anteriore dell'urto, viaggia rapidamente lontano dalla palla di fuoco, una parete mobile di aria altamente compressa.

Gli effetti dell'onda esplosiva su una tipica casa con cornice in legno.

L'aria immediatamente dietro la parte anteriore dell'ammortizzatore viene accelerata alle alte velocità e crea un forte vento. Questi venti a loro volta creano una pressione dinamica contro gli oggetti di fronte all'esplosione. Le onde d'urto causano un salto di pressione praticamente istantaneo nella parte anteriore dell'ammortizzatore. La combinazione del salto di pressione (chiamato sovrapressione) e della pressione dinamica provoca danni da esplosione. Sia la sovrapressione che la pressione dinamica raggiungono i loro valori massimi all'arrivo dell'onda d'urto. Quindi decadono per un periodo che varia da pochi decimi di secondo a diversi secondi, a seconda della forza dell'esplosione e della resa.

Sovrapressione

Gli effetti dell'esplosione sono generalmente misurati dalla quantità di sovrapressione, la pressione in eccesso rispetto al normale valore atmosferico, in libbre per pollice quadrato (psi).

Dopo 10 secondi, quando la palla di fuoco di un'arma nucleare da 1 megaton ha raggiunto la sua dimensione massima (5.700 piedi di larghezza), il fronte d'urto è di circa 3 miglia più avanti. A 50 secondi dall'esplosione, quando la palla di fuoco non è più visibile, l'onda di scoppio ha viaggiato per circa 12 miglia. Viaggia quindi a circa 784 miglia all'ora, che è leggermente più veloce della velocità del suono a livello del mare.

Sovrapressione di picco | Velocità massima del vento

Come guida generale, le aree della città sono completamente distrutte da sovrapressioni di 5 psi, con danni pesanti che si estendono almeno al contorno di 3 psi.

Questi molti effetti diversi rendono difficile fornire una semplice regola empirica per valutare l'entità del danno prodotto da diverse intensità di scoppio. Di seguito viene fornita una guida generale:

Effetti fisici di sovrapressione

Come guida generale, le aree della città sono completamente distrutte da sovrapressioni di 5 psi, con danni pesanti che si estendono almeno al contorno di 3 psi.

Questi molti effetti diversi rendono difficile fornire una semplice regola empirica per valutare l'entità del danno prodotto da diverse intensità di scoppio. Di seguito viene fornita una guida generale:

Effetti fisici di sovrapressione

20 psi Gli edifici in cemento pesantemente costruiti sono gravemente danneggiati o demoliti.
10 psi Gli edifici in cemento armato sono gravemente danneggiati o demoliti. Molte persone vengono uccise.
5 psi La maggior parte degli edifici crollano. Le lesioni sono universali, i decessi sono molto diffusi.
3 psi Crollo delle strutture residenziali. Sono comuni lesioni gravi, possono verificarsi incidenti mortali. 

1 psi Frantumi di vetro per finestre. Si verificano lesioni leggere da frammenti.

Effetti esplosivi sugli esseri umani

Il danno da esplosione è causato dall'arrivo dell'onda d'urto creata dall'esplosione nucleare. Gli umani sono in realtà abbastanza resistenti all'effetto diretto della sovrapressione. Sono necessarie pressioni superiori a 40 psi prima di notare effetti letali.

Il pericolo di sovrapressione deriva dal crollo di edifici che non sono generalmente così resistenti. Le aree urbane contengono molti oggetti che possono essere dispersi nell'aria e la distruzione degli edifici ne genera molti altri. Il crollo della struttura sopra può schiacciare o soffocare quelli catturati all'interno. Lesioni gravi o morte possono verificarsi anche a seguito di un impatto dopo essere state lanciate in aria.

Effetti esplosivi su un edificio di cemento a Hiroshima.

L'esplosione aumenta anche le lesioni da ustioni da radiazione termica strappando via la pelle gravemente ustionata. Questo crea ferite aperte grezze che possono essere facilmente infettate.

The Mach Stem

Se l'esplosione si verifica al di sopra del suolo, quando l'onda esplosiva in espansione colpisce la superficie della terra, viene riflessa da terra per formare una seconda onda d'urto che viaggia dietro la prima. Questa onda riflessa viaggia più velocemente della prima, o incidente, onda d'urto poiché viaggia attraverso l'aria già in movimento ad alta velocità a causa del passaggio dell'onda incidente. L'onda esplosiva riflessa si fonde con l'onda d'urto incidente per formare una singola onda, nota come Mach Stem. La sovrapressione nella parte anteriore dell'onda di Mach è generalmente circa il doppio di quella nella parte anteriore dell'onda di scoppio diretta.

Un diagramma dell'effetto Mach.

All'inizio l'altezza dell'onda del gambo Mach è piccola, ma mentre la parte anteriore dell'onda continua a spostarsi verso l'esterno, l'altezza aumenta costantemente. Allo stesso tempo, tuttavia, la sovrapressione, come quella nell'onda incidente, diminuisce a causa della continua perdita di energia e della sempre crescente area del fronte che avanza. Dopo circa 40 secondi, quando il fronte Mach di un'arma nucleare da 1 megaton si trova a 10 miglia da Ground Zero, la sovrapressione sarà ridotta a circa 1 psi.

Radiazione termica

Una forma primaria di energia da un'esplosione nucleare è la radiazione termica. Inizialmente, gran parte di questa energia viene utilizzata per riscaldare i materiali della bomba e l'aria in prossimità dell'esplosione. Le temperature di un'esplosione nucleare raggiungono quelle all'interno del sole, circa 100.000.000 ° C, e producono una palla di fuoco brillante.

La palla di fuoco poco dopo la detonazione.

Dalla sfera di fuoco emergono due impulsi di radiazione termica. Il primo impulso, che dura circa un decimo di secondo, è costituito da radiazioni nella regione ultravioletta. Il secondo impulso che può durare per diversi secondi, trasporta circa il 99 percento dell'energia di radiazione termica totale. È questa radiazione che è la principale causa di ustioni cutanee e lesioni agli occhi subite da soggetti esposti e provoca l'incendio di materiali combustibili.

Il danno da radiazione termica dipende fortemente dalle condizioni meteorologiche. Le nuvole o il fumo nell'aria possono ridurre considerevolmente i campi di danno effettivi rispetto alle chiare condizioni dell'aria.

La palla di fuoco

La palla di fuoco, una massa sferica di aria estremamente calda e altamente luminosa e residui di armi gassose, si verifica entro meno di un milionesimo di secondo dalla detonazione dell'arma. Immediatamente dopo la sua formazione, la palla di fuoco inizia a crescere di dimensioni, inghiottendo l'aria circostante. Questa crescita è accompagnata da una diminuzione della temperatura a causa dell'aumento di massa associato. Allo stesso tempo la palla di fuoco si alza, come una mongolfiera. Entro sette decimi di millisecondo dalla detonazione, la palla di fuoco di un'arma da 1 megaton ha una larghezza di circa 440 piedi, e questo aumenta fino a un valore massimo di circa 5.700 piedi in 10 secondi. Sta quindi salendo a una velocità compresa tra 250 e 350 piedi al secondo. Dopo un minuto, la palla di fuoco si è raffreddata a tal punto da non emettere più radiazioni visibili. È quindi aumentato a circa 4,5 miglia dal punto di scoppio.

Componenti illustrati di un'esplosione nucleare.

La nuvola di funghi

Man mano che la palla di fuoco aumenta di dimensioni e si raffredda, i vapori si condensano per formare una nuvola contenente particelle solide dei detriti dell'arma, nonché molte piccole gocce d'acqua derivate dall'aria aspirate nella palla di fuoco in aumento.

La formazione precoce della nuvola di funghi.

A seconda dell'altezza dello scoppio, viene prodotto un forte potenziamento con venti in entrata, chiamati "venti posteriori". Questi venti posteriori possono causare l'aspirazione di quantità variabili di sporco e detriti dalla superficie terrestre alla nuvola. In un'esplosione di aria con una moderata (o piccola) quantità di sporco e detriti aspirati nella nuvola, solo una parte relativamente piccola viene contaminata dalla radioattività. Per uno scoppio vicino al terreno, tuttavia, durante la formazione vengono aspirate grandi quantità di sporco e detriti nella nuvola.

Il colore della nuvola è inizialmente rosso o marrone rossastro, a causa della presenza di acido nitroso e ossidi di azoto. Man mano che la palla di fuoco si raffredda e si forma la condensa, il colore diventa bianco, principalmente a causa delle goccioline d'acqua (come in una nuvola normale).

La nuvola è costituita principalmente da piccolissime particelle di prodotti di fissione radioattiva e residui di armi, goccioline d'acqua e particelle più grandi di sporco e detriti trasportate dai venti posteriori.

L'eventuale altezza raggiunta dalla nuvola radioattiva dipende dall'energia termica dell'arma e dalle condizioni atmosferiche. Se la nuvola raggiunge la tropopausa, a circa 6-8 miglia sopra la superficie terrestre, c'è la tendenza a diffondersi. Ma se l'energia sufficiente rimane nella nuvola radioattiva a questa altezza, una parte di essa ascenderà nell'aria più stabile della stratosfera.

La nuvola di funghi che si forma nel Nevada Test Site.

La nuvola raggiunge la sua massima altezza dopo circa 10 minuti e si dice che sia "stabilizzata". Continua a crescere lateralmente, tuttavia, per produrre la caratteristica forma a fungo. La nuvola può continuare a essere visibile per circa un'ora o più prima di essere dispersa dai venti nell'atmosfera circostante dove si fonde con le nuvole naturali nel cielo.

Effetti dell'impulso termico

Una delle differenze importanti tra un'arma nucleare e un'arma convenzionale è la grande percentuale dell'energia di un'esplosione nucleare che viene rilasciata sotto forma di energia termica. Questa energia viene emessa dalla palla di fuoco in due impulsi. Il primo è piuttosto corto e trasporta solo circa l'1 percento dell'energia; il secondo impulso è più significativo e ha una durata maggiore (fino a 20 secondi).

L'impulso termico carbonizza la vernice.

L'energia dall'impulso termico può innescare incendi in materiali secchi e infiammabili, come foglie secche, erba, vecchi giornali, tessuti infiammabili scuri sottili, ecc. L'effetto incendiario dell'impulso termico è anche sostanzialmente influenzato dall'arrivo successivo dell'esplosione onda, che di solito spegne tutte le fiamme che sono già state accese. Tuttavia, il materiale fumante può riaccendersi in seguito.

Il principale effetto incendiario delle esplosioni nucleari è causato dall'onda esplosiva. Le strutture crollate sono molto più vulnerabili al fuoco di quelle intatte. L'esplosione riduce molte strutture a pile di accendini, i numerosi spazi aperti nei tetti e nei muri fungono da camini, le linee del gas si aprono, i serbatoi di stoccaggio di materiali infiammabili vengono rotti. Le fonti di accensione primarie sembrano essere le fiamme e le luci pilota negli apparecchi di riscaldamento (forni, scaldabagni, stufe, ecc.). Il materiale fumante proveniente dall'impulso termico può essere molto efficace nell'accendere perdite di gas.

Il danno da radiazione termica dipende fortemente dalle condizioni meteorologiche. La copertura nuvolosa, il fumo o altri materiali oscuranti nell'aria possono ridurre considerevolmente i campi di danni effettivi rispetto alle condizioni di aria chiara.

Effetti dell'impulso termico sugli indumenti.

Le radiazioni termiche colpiscono anche gli esseri umani sia direttamente - con ustioni sulla pelle esposta - sia indirettamente - dagli incendi provocati dall'esplosione.

Tempeste di fuoco

In alcune condizioni, i molti singoli incendi provocati da un'esplosione nucleare possono fondersi in un unico incendio noto come "tempesta di fuoco". La combinazione di molti fuochi più piccoli riscalda l'aria e provoca venti di uragano diretti verso l'interno, che a loro volta alimentano le fiamme. Per sviluppare una tempesta di fuoco:

1. Ci devono essere almeno 8 kg di combustibili per piede quadrato.
2. Almeno la metà delle strutture nell'area è in fiamme contemporaneamente.
3. C'è inizialmente un vento di meno di 8 miglia all'ora.
4. L'area di combustione è di almeno 0,5 miglia quadrate.

A Hiroshima si sviluppò una tempesta di fuoco e furono distrutte circa 4,4 miglia quadrate. Sebbene a Nagasaki vi siano stati alcuni danni causati da incendi incontrollati, non si è verificata una tempesta di fuoco. Uno dei motivi era la differenza nel terreno. Hiroshima è relativamente piatta, mentre Nagasaki ha un terreno irregolare.

La tempesta di fuoco a Hiroshima.

Le tempeste di fuoco possono anche essere causate dai bombardamenti convenzionali. Durante la seconda guerra mondiale, le città di Dresda, Amburgo e Tokyo subirono tutte gli effetti delle tempeste di fuoco.

Flash Burns

Le ustioni sono una delle gravi conseguenze di un'esplosione nucleare. Le scottature provocate dall'assorbimento di energia radiante da parte della pelle delle persone esposte. Una caratteristica distintiva delle scottature è il fatto che si limitano alle aree esposte della pelle che devono affrontare l'esplosione.

Le ustioni sono in uno schema corrispondente alle porzioni scure del kimono che indossava al momento dell'esplosione.

Un'esplosione da 1 megaton può causare ustioni di primo grado (una brutta scottatura solare) a una distanza di circa 7 miglia, ustioni di secondo grado (che producono vesciche e cicatrici permanenti) a distanze di circa 6 miglia e ustioni di terzo grado (che distruggono tessuto cutaneo) a distanze fino a 5 miglia. Le ustioni di terzo grado oltre il 24 percento del corpo, o le ustioni di secondo grado oltre il 30 percento, causeranno gravi shock e probabilmente si dimostreranno fatali a meno che non sia disponibile una pronta assistenza medica specializzata.

È stato stimato che le ustioni hanno causato circa il 50 percento delle morti a Hiroshima e Nagasaki.

Cecità flash

La cecità flash è causata dal brillante lampo iniziale di luce prodotto dalla detonazione nucleare. La retina viene ricevuta sulla retina di quanto possa essere tollerata, ma inferiore a quella necessaria per lesioni irreversibili. La retina è particolarmente sensibile alla luce infrarossa a lunghezza d'onda visibile e corta. Il risultato è uno sbiancamento del pigmento visivo e una cecità temporanea. La vista viene completamente recuperata quando il pigmento viene rigenerato.

Durante le ore diurne, la cecità al flash non persiste per più di 2 minuti, ma generalmente dura alcuni secondi. Di notte, quando la pupilla è dilatata, la cecità durerà per un periodo di tempo più lungo.

Un'esplosione da 1 megaton può causare la cecità a distanza di 13 miglia in una giornata limpida o 53 miglia in una notte limpida. Se l'intensità è abbastanza grande, risulterà un'ustione permanente della retina.

La lesione retinica è l'effetto di lesioni di vasta portata delle esplosioni nucleari, ma è relativamente raro poiché l'occhio deve guardare direttamente la detonazione. La lesione retinica deriva da ustioni nell'area della retina in cui è focalizzata l'immagine della palla di fuoco.

Radiazione nucleare

Il rilascio di radiazioni è un fenomeno unico delle esplosioni nucleari. Esistono diversi tipi di radiazioni emesse; questi tipi includono gamma, neutroni e radiazioni ionizzanti e vengono emessi non solo al momento della detonazione (radiazione iniziale) ma anche per lunghi periodi di tempo successivi (radiazione residua).

Radiazione nucleare iniziale

La radiazione nucleare iniziale è definita come la radiazione che arriva durante il primo minuto dopo un'esplosione ed è principalmente radiazione gamma e radiazione neutronica.

Il livello di radiazione nucleare iniziale diminuisce rapidamente con la distanza dalla palla di fuoco verso la quale è possibile ricevere meno di un roentgen a cinque miglia da Ground Zero. Inoltre, la radiazione iniziale dura solo finché si verifica la fissione nucleare nella palla di fuoco. La radiazione nucleare iniziale rappresenta circa il 3 percento dell'energia totale in un'esplosione nucleare.

Sebbene le persone vicine allo zero possano ricevere dosi letali di radiazioni, vengono contemporaneamente uccise dall'onda di scoppio e dall'impulso termico. Nelle tipiche armi nucleari, solo una percentuale relativamente piccola di morti e feriti deriva dalle radiazioni iniziali.

Radiazione nucleare residua

Le radiazioni residue di un'esplosione nucleare provengono principalmente dalle ricadute radioattive. Questa radiazione proviene dai detriti dell'arma, dai prodotti di fissione e, nel caso di un'esplosione di terra, dal suolo irradiato.

Esistono oltre 300 diversi prodotti di fissione che possono derivare da una reazione di fissione. Molti di questi sono radioattivi con emivite molto diverse. Alcuni sono molto brevi, cioè frazioni di secondo, mentre alcuni sono abbastanza lunghi da consentire ai materiali di essere pericolosi per mesi o anni. Il loro principale modo di decadimento è l'emissione di particelle beta e radiazioni gamma.

Effetti delle radiazioni sugli esseri umani

Alcune parti del corpo sono più specificamente influenzate dall'esposizione a diversi tipi di sorgenti di radiazioni. Diversi fattori sono coinvolti nella determinazione dei potenziali effetti sulla salute dell'esposizione alle radiazioni. Questi includono:

1. La dimensione della dose (quantità di energia depositata nel corpo)
2. La capacità della radiazione di danneggiare il tessuto umano
3. Quali organi sono interessati

Il fattore più importante è la quantità della dose - la quantità di energia effettivamente depositata nel tuo corpo. Più energia viene assorbita dalle cellule, maggiore è il danno biologico. I fisici della salute si riferiscono alla quantità di energia assorbita dal corpo come dose di radiazioni. La dose assorbita, la quantità di energia assorbita per grammo di tessuto corporeo, viene solitamente misurata in unità chiamate rads. Un'altra unità di radiazione è il rem, o roentgen equivalente nell'uomo. Per convertire i rad in rems, il numero di rad viene moltiplicato per un numero che riflette il potenziale danno causato da un tipo di radiazione. Per le radiazioni beta, gamma e raggi X, questo numero è generalmente uno. Per alcuni neutroni, protoni o particelle alfa, il numero è venti.

Capelli

La perdita di capelli rapida e in gruppi si verifica con esposizione alle radiazioni a 200 rems o superiore.

Cervello

Poiché le cellule cerebrali non si riproducono, non verranno danneggiate direttamente a meno che l'esposizione non sia di 5.000 rems o superiore. Come il cuore, le radiazioni uccidono le cellule nervose e i piccoli vasi sanguigni e possono causare convulsioni e morte immediata.

Tiroide

Alcune parti del corpo sono più specificamente influenzate dall'esposizione a diversi tipi di sorgenti di radiazioni. La ghiandola tiroidea è sensibile allo iodio radioattivo. In quantità sufficienti, lo iodio radioattivo può distruggere in tutto o in parte la tiroide. Prendendo ioduro di potassio può ridurre gli effetti dell'esposizione.

Sistema sanguigno

Quando una persona è esposta a circa 100 rems, la conta delle cellule dei linfociti del sangue sarà ridotta, lasciando la vittima più suscettibile alle infezioni. Questo è spesso indicato come lieve malattia da radiazioni. I primi sintomi della malattia da radiazioni imitano quelli dell'influenza e possono passare inosservati se non viene eseguito un emocromo. Secondo i dati di Hiroshima e Nagaski, dimostrano che i sintomi possono persistere fino a 10 anni e possono anche avere un aumentato rischio a lungo termine di leucemia e linfoma. Per ulteriori informazioni, visitare la Fondazione per la ricerca sugli effetti delle radiazioni.

Cuore

Un'intensa esposizione a materiale radioattivo da 1.000 a 5.000 rems danneggerebbe immediatamente i piccoli vasi sanguigni e probabilmente causerebbe direttamente insufficienza cardiaca e morte.

Tratto gastrointestinale

Il danno da radiazione al rivestimento del tratto intestinale provoca nausea, vomito sanguinante e diarrea. Ciò si verifica quando l'esposizione della vittima è pari o superiore a 200 rems. La radiazione inizierà a distruggere le cellule del corpo che si dividono rapidamente. Questi includono sangue, tratto gastrointestinale, cellule riproduttive e dei capelli, e danneggiano il loro DNA e RNA delle cellule sopravvissute.

Tratto riproduttivo

Poiché le cellule del tratto riproduttivo si dividono rapidamente, queste aree del corpo possono essere danneggiate a livelli remoti fino a 200. A lungo termine, alcune vittime di malattie da radiazioni diventeranno sterili.

Dose-rem |  Effetti 

          5-20 Possibili effetti tardivi; possibile danno cromosomico.
      20-100 Riduzione temporanea dei globuli bianchi.
   100-200 Lieve malattia da radiazioni entro poche ore: vomito, diarrea, affaticamento; riduzione della resistenza alle infezioni.
   200-300 Gravi effetti di radiazione come in 100-200 rem ed emorragia; l'esposizione è una dose letale al 10-35% della popolazione dopo 30 giorni (LD 10-35 / 30).
   300-400 Grave malattia da radiazioni; anche distruzione del midollo e dell'intestino; LD 50-70 / 30.
  400-1000 Malattia acuta, morte precoce; LD 60-95/30.
1000-5000 Malattia acuta, morte precoce in pochi giorni; LD 100/10.

Effetti a lungo termine sugli esseri umani

Molto tempo dopo che gli effetti acuti delle radiazioni si sono attenuati, il danno da radiazioni continua a produrre una vasta gamma di problemi fisici. Questi effetti, tra cui leucemia, cancro e molti altri, compaiono due, tre, anche dieci anni dopo.

Disturbi del sangue

Secondo i dati giapponesi, c'è stato un aumento dell'anemia tra le persone esposte alla bomba. In alcuni casi, la diminuzione dei globuli bianchi e rossi è durata fino a dieci anni dopo l'attentato.

Cataratta

C'è stato un aumento del tasso di cataratta dei sopravvissuti a Hiroshima e Nagasaki, che erano parzialmente schermati e hanno subito una perdita parziale di capelli.

Tumore maligno

Tutte le radiazioni ionizzanti sono cancerogene, ma alcuni tipi di tumore sono generati più facilmente di altri. Un tipo prevalente è la leucemia. L'incidenza di cancro tra i sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki è significativamente più grande di quella della popolazione generale e una significativa correlazione tra il livello di esposizione e il grado di incidenza è stata segnalata per cancro alla tiroide, carcinoma mammario, tumore polmonare e carcinoma della ghiandola salivare. Spesso passano almeno un decennio prima che compaiano tumori maligni causati da radiazioni.

Cheloidi

A partire dall'inizio del 1946, il tessuto cicatriziale che ricopre ustioni apparentemente guarite iniziò a gonfiarsi e crescere in modo anomalo. Cumuli di carne sollevata e attorcigliata, chiamati cheloidi, sono stati trovati nel 50-60 percento di quelli bruciati dall'esposizione diretta ai raggi di calore entro 1,2 miglia dall'ipocentro. Si ritiene che i cheloidi siano correlati agli effetti delle radiazioni.

Fallout radioattivo

Fallout sono le particelle radioattive che cadono sulla terra a seguito di un'esplosione nucleare. Consiste in detriti di armi, prodotti di fissione e, in caso di esplosione di terra, suolo irradiato. Le particelle di Fallout variano in dimensioni da millesimi di millimetro a diversi millimetri. Gran parte di questo materiale ricade direttamente vicino allo zero entro alcuni minuti dopo l'esplosione, ma alcuni viaggiano in alto nell'atmosfera. Questo materiale sarà disperso sulla terra durante le ore, i giorni (e) mesi seguenti. Fallout è definito in due tipi: fallout precoce, entro le prime 24 ore dopo un'esplosione, o fallout ritardato, che si verifica giorni o anni dopo.

Gran parte del rischio di radiazioni causato da esplosioni nucleari proviene da radionuclidi di breve durata esterni al corpo; questi sono generalmente limitati alla località sottovento del punto di scoppio dell'arma. Questo pericolo di radiazioni proviene da frammenti di fissione radioattiva con emivite da pochi secondi a pochi mesi e dal suolo e altri materiali nelle vicinanze dello scoppio resi radioattivi dall'intenso flusso di neutroni.

La maggior parte delle particelle si decompone rapidamente. Anche così, oltre il raggio di esplosione delle armi esplosive ci sarebbero aree (punti caldi) in cui i sopravvissuti non potrebbero entrare a causa della contaminazione radioattiva da isotopi radioattivi di lunga durata come lo stronzio 90 o il cesio 137. Per i sopravvissuti di una guerra nucleare, questo il pericolo di radiazioni persistenti potrebbe rappresentare una grave minaccia per 1 o 5 anni dopo l'attacco.

Le previsioni sulla quantità e sui livelli delle ricadute radioattive sono difficili a causa di diversi fattori. Questi includono; la resa e il design dell'arma, l'altezza dell'esplosione, la natura della superficie sotto il punto di scoppio e le condizioni meteorologiche, come la direzione e la velocità del vento.

Uno scoppio di aria può produrre ricadute minime se la palla di fuoco non tocca il suolo. D'altra parte, un'esplosione nucleare che si verifica in corrispondenza o in prossimità della superficie terrestre può provocare gravi contaminazioni a causa delle ricadute radioattive.

Particelle di Fallout

Molte particelle di fallout sono particolarmente pericolose biologicamente. Alcuni dei principali elementi radioattivi sono i seguenti:

Strontium 90 ha una vita molto lunga con un'emivita di 28 anni. È chimicamente simile al calcio, causando l'accumulo nelle ossa in crescita. Questa radiazione può causare tumori, leucemia e altre anomalie del sangue.

Lo iodio 131 ha un'emivita di 8,1 giorni. L'ingestione di esso si concentra nella ghiandola tiroidea. Le radiazioni possono distruggere in tutto o in parte la tiroide. L'assunzione di ioduro di potassio può ridurre gli effetti.

La quantità di trizio rilasciato varia in base alla progettazione della bomba. Ha un'emivita di 12,3 anni e può essere facilmente ingerito, poiché può sostituire un idrogeno in acqua. Le radiazioni beta possono causare il cancro ai polmoni.

Il cesio 137 ha un'emivita di 30 anni. Non presenta una minaccia biologica così grande come lo Stronzio 90. Si comporta in modo simile al potassio e si distribuirà in modo abbastanza uniforme in tutto il corpo. Ciò può contribuire all'irradiazione gonadica e al danno genetico.

Quando viene esplosa un'arma al plutonio, non tutto il plutonio viene fissato. Il plutonio 239 ha un'emivita di 24.400 anni. L'ingestione di appena 1 microgrammo di plutonio, uno speck appena visibile, è un grave pericolo per la salute che causa la formazione di tumori ossei e polmonari.

Il modello di Fallout

I dettagli del modello di fallout reale dipendono dalla velocità e direzione del vento e dal terreno. La ricaduta conterrà circa il 60 percento della radioattività totale. Le particelle più grandi cadranno a breve distanza dal ground zero. Le particelle più piccole richiedono molte ore per tornare sulla terra e possono essere trasportate per centinaia di miglia. Ciò significa che uno scoppio superficiale può produrre una grave contaminazione lontano dal punto di detonazione.

Questa mappa mostra i contorni della dose totale dalle prime ricadute da uno scoppio superficiale di una resa di fissione di 1 megaton.

Dal dispositivo termonucleare da 15 megaton testato presso l'atollo di Bikini il 1 marzo 1954 - il colpo BRAVO dell'Operazione CASTLE - il fallout causò una sostanziale contaminazione su un'area di oltre 7.000 miglia quadrate. La regione contaminata era approssimativamente a forma di sigaro e si estendeva per oltre 20 miglia sottovento e oltre 350 miglia sottovento.

Fallout può anche entrare nella stratosfera. In questa regione stabile, le particelle radioattive possono rimanere da 1 a 3 anni prima di ritornare in superficie.

Lo studio OTA

L'Office of Technology Assessment (1979) ha stimato gli effetti di un attacco nucleare su larga scala su obiettivi militari ed economici statunitensi. Questo scenario presuppone un attacco diretto su 250 città degli Stati Uniti, con un rendimento totale di 7.800 megatoni. Gli effetti più immediati sarebbero la perdita di milioni di vite umane, accompagnata da livelli incomprensibili di lesioni simili, e la distruzione fisica di un'alta percentuale della capacità economica e industriale degli Stati Uniti. L'intera gamma di effetti risultanti da diverse migliaia di testate - la maggior parte con rese di un megaton o superiori - che incidono su o vicino alle città degli Stati Uniti può essere discussa solo in termini di incertezza e speculazione. Si stima che da 100 a 165 milioni di persone sarebbero morte.

Questa mappa mostra un possibile modello di ricaduta a lungo raggio negli Stati Uniti.

Sebbene questo tipo di attacco sia meno probabile che durante la Guerra Fredda, il rischio di un attacco nucleare limitato da parte di una delle più piccole potenze nucleari rimane ancora una possibilità.

Impulso elettromagnetico

L'impulso elettromagnetico (EMP) è un'onda elettromagnetica simile alle onde radio, che risulta da reazioni secondarie che si verificano quando la radiazione gamma nucleare viene assorbita nell'aria o nel terreno. Si differenzia dalle solite onde radio in due modi importanti. Innanzitutto, crea intensità di campo elettrico molto più elevate. Mentre un segnale radio potrebbe produrre un millesimo di volt o meno in un'antenna ricevente, un impulso EMP potrebbe produrre migliaia di volt. In secondo luogo, è un singolo impulso di energia che scompare completamente in una piccola frazione di secondo. In questo senso, è piuttosto simile al segnale elettrico proveniente dai fulmini, ma l'aumento della tensione è in genere cento volte più veloce. Ciò significa che la maggior parte delle apparecchiature progettate per proteggere le strutture elettriche dai fulmini funziona troppo lentamente per essere efficace contro l'EMP.

Non ci sono prove che EMP sia una minaccia fisica per l'uomo. Tuttavia, i sistemi elettrici o elettronici, in particolare quelli collegati a cavi lunghi come linee elettriche o antenne, possono subire danni. Potrebbero esserci danni fisici effettivi a un componente elettrico o un'interruzione temporanea del funzionamento.

La gamma degli effetti EMP di un'esplosione ad alta quota.

Un aggressore potrebbe far esplodere alcune armi ad alta quota nel tentativo di distruggere o danneggiare le comunicazioni e i sistemi di energia elettrica. È prevedibile che l'EMP provocherebbe gravi perturbazioni per un periodo indeterminabile e causerebbe enormi danni economici.

L'8 luglio 1962, l'EMP dall'alta quota (250 miglia sopra l'isola di Johnston), il test "Starfish Prime" (1,4 Mt) ha spento 300 lampioni a Oahu, Hawaii (740 miglia di distanza).

Riduzione dell'ozono

Quando un'arma nucleare esplode nell'aria, l'aria circostante è soggetta a un grande calore, seguito da un raffreddamento relativamente rapido. Queste condizioni sono ideali per la produzione di enormi quantità di ossidi nitrici. Questi ossidi vengono trasportati nell'atmosfera superiore, dove riducono la concentrazione di ozono protettivo. L'ozono è necessario per impedire alle radiazioni ultraviolette dannose di raggiungere la superficie terrestre.

Gli ossidi di azoto formano un ciclo catalitico per ridurre lo strato protettivo di ozono.

Gli ossidi nitrici prodotti dalle armi potrebbero ridurre i livelli di ozono nell'emisfero settentrionale dal 30 al 70 percento. Tale esaurimento potrebbe produrre cambiamenti nel clima terrestre e consentirebbe più radiazioni ultraviolette dal sole attraverso l'atmosfera alla superficie terrestre, dove potrebbe produrre ustioni pericolose e una varietà di effetti ecologici potenzialmente pericolosi.

È stato stimato che vengono prodotte fino a 5.000 tonnellate di ossido nitrico per ogni megaton di potenza esplosiva nucleare.

Inverno nucleare

Nel 1983, R.P. Turco, O.B. Toon, T.P. Ackerman, J.B. Pollack e Carl Sagan (indicati come TTAPS) hanno pubblicato un articolo intitolato "Conseguenze atmosferiche globali della guerra nucleare" che è il fondamento su cui si basa la teoria dell'inverno nucleare.

La teoria afferma che le esplosioni nucleari faranno scoppiare tempeste di fuoco su molte città e foreste nel raggio d'azione. Grandi pennacchi di fumo, fuliggine e polvere sarebbero stati inviati in alto da questi fuochi, sollevati dal loro stesso riscaldamento ad alte quote dove potevano andare alla deriva per settimane prima di ricadere indietro o essere lavati dall'atmosfera sul terreno. Diverse centinaia di milioni di tonnellate di questo fumo e fuliggine sarebbero guidate da forti venti da ovest a est fino a formare una cintura uniforme di particelle che circondano l'emisfero settentrionale.

Queste spesse nuvole nere potrebbero bloccare per tutto il tempo, tranne una frazione della luce del sole, per diverse settimane. Le condizioni di semioscurità, il congelamento delle gelate e le temperature sotto lo zero, combinate con alte dosi di radiazioni dovute a ricadute nucleari, interromperebbero la fotosintesi delle piante e potrebbero quindi distruggere gran parte della vegetazione e della vita animale della Terra. Il freddo estremo, i livelli elevati di radiazioni e la diffusa distruzione delle infrastrutture industriali, mediche e dei trasporti, insieme alle forniture alimentari e alle colture, causerebbero un enorme tributo di morte per fame, esposizione e malattie.

Non è certo che una guerra nucleare produrrebbe un effetto invernale nucleare. Tuttavia, rimane una possibilità e lo studio TTAPS ha concluso:

"... la possibilità dell'estinzione dell'Homo Sapiens non può essere esclusa."

Fonte  AtomicArchive