Климатические и экологические последствия возможного применения ядерного оружия

Ядерное оружие предназначено для уничтожения живой силы и военных объектов противника. Важнейшими поражающими факторами для людей являются ударная волна, световое излучение и проникающая радиация; разрушающее действие на военные объекты обусловлено в основном ударной волной и вторичными тепловыми эффектами.

При детонации взрывчатых веществ обычного типа почти вся энергия выделяется в виде кинетической энергии, которая практически полностью переходит в энергию ударной волны. При ядерном и термоядерном взрывах по реакции деления ок. 50% всей энергии переходит в энергию ударной волны, а ок. 35% - в световое излучение. Остальные 15% энергии высвобождаются в форме разных видов проникающей радиации.

При ядерном взрыве образуется сильно нагретая, светящаяся, приблизительно сферическая масса — т.н. огненный шар. Он сразу же начинает расширяться, охлаждаться и подниматься вверх. По мере его охлаждения пары в огненном шаре конденсируются, образуя облако, содержащее твердые частицы материала бомбы и капельки воды, что придает ему вид обычного облака. Возникает сильная воздушная тяга, всасывающая в атомное облако подвижный материал с поверхности земли. Облако поднимается, но через некоторое время начинает медленно опускаться. Опустившись до уровня, на котором его плотность близка к плотности окружающего воздуха, облако расширяется, принимая характерную грибовидную форму.

Таблица 1 Действие ударной волны.

ядерный оружие радиация излучение Прямое энергетическое действие. Действие ударной волны. Через долю секунды после взрыва от огненного шара распространяется ударная волна — как бы движущаяся стена горячего сжатого воздуха. Толщина этой ударной волны значительно больше, чем при обычном взрыве, и поэтому она дольше воздействует на встречный объект. Скачок давления причиняет ущерб из-за увлекающего действия, приводящего к перекатыванию, обрушению и разметыванию объектов. Сила ударной волны характеризуется создаваемым ею избыточным давлением, т. е. превышением нормального атмосферного давления. При этом пустотелые структуры легче разрушаются, нежели сплошные или армированные. Приземистые и подземные сооружения в меньшей мере подвержены разрушительному действию ударной волны, чем высокие здания.

Тело человека обладает удивительной стойкостью к ударной волне. Поэтому прямое воздействие избыточного давления ударной волны не приводит к значительным людским потерям. Большей частью люди гибнут под обломками обрушивающихся зданий и получают травмы от быстро движущихся предметов. В табл. 1 представлен ряд различных объектов с указанием избыточного давления, вызывающего серьезные повреждения, и радиуса зоны, в которой наблюдается серьезное повреждение при взрывах мощностью 5, 10 и 20 кт тротилового эквивалента.

Действие светового излучения. Как только возникает огненный шар, он начинает испускать световое излучение, в том числе инфракрасное и ультрафиолетовое. Происходят две вспышки светового излучения: интенсивная, но малой длительности, при взрыве, обычно слишком короткая, чтобы вызвать значительные людские потери, а затем вторая, менее интенсивная, но более длительная. Вторая вспышка оказывается причиной почти всех людских потерь, обусловленных световым излучением.

Световое излучение распространяется прямолинейно и действует в пределах видимости огненного шара, но не обладает сколько-нибудь значительной проникающей способностью. Надежной защитой от него может быть непрозрачная ткань, например палаточная, хотя сама она может загореться. Светлоокрашенные ткани отражают световое излучение, а поэтому требуют для воспламенения большей энергии излучения, чем темные. После первой вспышки света можно успеть спрятаться за тем или иным укрытием от второй вспышки. Степень поражения человека световым излучением зависит от того, в какой мере открыта поверхность его тела.

Прямое действие светового излучения обычно не приводит к большим повреждениям материалов. Но поскольку такое излучение вызывает возгорание, оно может причинять большой ущерб вследствие вторичных эффектов, о чем свидетельствуют колоссальные пожары в Хиросиме и Нагасаки.

Проникающая радиация. Проникающая ядерная радиация действует почти исключительно на людей и другие живые организмы. Возникают два вида проникающей радиации: начальная и остаточная. Начальная радиация, состоящая в основном из гамма-излучения и нейтронов, испускается самим взрывом в течение примерно 60 с. Она действует в пределах прямой видимости. Ее поражающее действие можно уменьшить, если, заметив первую взрывную вспышку, сразу спрятаться в укрытие. Начальная радиация обладает значительной проникающей способностью, так что для защиты от нее требуется толстый лист металла или толстый слой грунта. Стальной лист толщиной 40 мм пропускает половину падающей на него радиации. Как поглотитель радиации сталь в 4 раза эффективнее бетона, в 5 раз — земли, в 8 раз — воды, и в 16 раз — дерева. Но она в 3 раза менее эффективна, чем свинец.

Остаточная радиация испускается длительное время. Она может быть связана с наведенной радиоактивностью и с радиоактивными осадками. В результате действия нейтронной составляющей начальной радиации на грунт вблизи эпицентра взрыва грунт становится радиоактивным. При взрывах на поверхности земли и на небольшой высоте наведенная радиоактивность особенно велика и может сохраняться длительное время.

«Радиоактивными осадками» называется загрязнение частицами, выпадающими из радиоактивного облака. Это частицы делящегося материала самой бомбы, а также материала, затянутого в атомное облако с земли и ставшего радиоактивным в результате облучения нейтронами, высвобождающимися в ходе ядерной реакции. Такие частицы постепенно оседают, что приводит к радиоактивному загрязнению поверхностей. Более тяжелые из них быстро оседают неподалеку от места взрыва. Более легкие радиоактивные частицы, уносимые ветром, могут оседать на расстоянии многих километров, заражая большие площади на протяжении длительного времени.

Прямые людские потери от радиоактивных осадков могут быть значительны вблизи эпицентра взрыва. Но с увеличением расстояния от эпицентра интенсивность радиации быстро уменьшается.

ВОЙНА ЯДЕРНАЯ. Хотя ядерное оружие использовалось в военных действиях всего дважды (в 1945), все последующие десятилетия международная дипломатия и военная стратегия государств находились под сильным влиянием разрабатывавшихся планов ведения возможной ядерной войны.

Бомбы, опустошившие Хиросиму и Нагасаки, сейчас затерялись бы в огромных ядерных арсеналах сверхдержав как ничтожные мелочи. Теперь даже оружие индивидуального использования гораздо разрушительней по своему действию. Тринитротолуоловый эквивалент бомбы, сброшенной на Хиросиму, составлял 13 килотонн; взрывная мощь крупнейших ядерных ракет, появившихся в начале 1990;х годов, например советской стратегической ракеты SS-18 (класса «земля-земля»), достигает 20 Мт (млн. т) ТНТ, т. е. в 1540 раз больше.

Чтобы понять, каким может оказаться характер ядерной войны в современных условиях, необходимо привлечь опытные и расчетные данные. При этом следует представлять возможных противников и те спорные проблемы, которые могут вызвать их столкновение. Надо знать, каким оружием они располагают и каким образом могут его использовать. Учитывая поражающие воздействия многочисленных ядерных взрывов и зная возможности и уязвимость общества и самой Земли, можно оценить масштабы пагубных последствий применения ядерного оружия.

Первая ядерная война. В 8 ч 15 мин утра 6 августа 1945 Хиросиму внезапно накрыло ослепительное голубовато-белесое сияние. Первая атомная бомба была доставлена к цели бомбардировщиком Б-29 с базы ВВС США на острове Тиниан (Марианские острова) и взорвана на высоте 580 м. В эпицентре взрыва температура достигла миллионов градусов, а давление — ок. 109 Па. Три дня спустя другой бомбардировщик Б-29 прошел мимо своей основной цели — Кокура (ныне Китакюсю), так как она была покрыта густыми облаками, и направился к запасной — Нагасаки. Бомба взорвалась в 11 ч утра местного времени на высоте 500 м с приблизительно той же эффективностью, что и первая. Тактика нанесения бомбового удара единственным самолетом (сопровождаемым лишь самолетом наблюдения за погодными условиями) при одновременных рутинных массированных налетах была рассчитана на то, чтобы не привлекать внимания японской противовоздушной обороны. Когда Б-29 появился над Хиросимой, большинство ее жителей не бросились в укрытия вопреки нескольким нерешительным объявлениям по местному радио. Перед этим был объявлен отбой воздушной тревоги, и многие люди находились на улицах и в легких строениях. В итоге убитых оказалось втрое больше, чем предполагалось. К концу 1945 от этого взрыва погибло уже 140 000 человек, столько же было раненых. Площадь разрушений составила 11,4 кв. км, где пострадало 90% домов, треть из которых была полностью уничтожена. В Нагасаки оказалось меньше разрушений (пострадало 36% домов) и людских потерь (вдвое меньше, чем в Хиросиме). Причиной тому были вытянутая территория города и то, что его отдаленные районы прикрывали хо Физические эффекты ядерного взрыва. Энергия ядерного взрыва распространяется в виде ударной волны, проникающей радиации, теплового и электромагнитного излучения. После взрыва на землю выпадают радиоактивные осадки. У разных типов оружия различны энергия взрыва и виды радиоактивных осадков. Кроме того, поражающая мощь зависит от высоты взрыва, погодных условий, скорости ветра и характера цели (табл. 1). Несмотря на различия, всем ядерным взрывам присущи некоторые общие свойства. Ударная волна вызывает наибольшие механические разрушения. Она проявляется в резких перепадах давления воздуха, которое разрушает объекты (в частности, здания), и в мощных ветровых потоках, которые уносят и валят людей и объекты.

На ударную волну расходуется ок. 50% энергии взрыва, ок. 35% - на тепловое излучение в форме, исходящее от вспышки, которая опережает ударную волну на несколько секунд; оно ослепляет при взгляде на него с расстояния многих километров, вызывает сильные ожоги на расстоянии до 11 км, воспламеняет горючие материалы на обширном пространстве. Во время взрыва испускается интенсивное ионизирующее излучение.

Обычно оно измеряется в бэрах — биологических эквивалентах рентгена.

Доза в 100 бэр вызывает острую форму лучевой болезни, а в 1000 бэр приводит к летальному исходу.

В диапазоне доз между указанными значениями вероятность смерти облученного зависит от его возраста и состояния здоровья.

Дозы даже существенно ниже 100 бэр могут приводить к долговременным недугам и предрасположенности к раковым заболеваниям.

Таблица 1 Разрушения, производимые ядерным взрывом в 1 мт.

При взрыве мощного ядерного заряда количество погибших от ударной волны и теплового излучения будет несравненно больше числа погибших от проникающей радиации. При взрыве малой ядерной бомбы (такой, какая разрушила Хиросиму) большая доля летальных исходов обусловливается проникающей радиацией. Оружие с повышенным излучением, или нейтронная бомба, может убить почти все живое исключительно радиацией.

При взрыве на земной поверхности выпадает больше радиоактивных осадков, т.к. при этом в воздух взметаются массы пыли. Поражающий эффект зависит и от того, идет ли дождь и куда дует ветер. При взрыве бомбы в 1 Мт радиоактивные осадки могут покрыть площадь до 2600 кв. км. Различные радиоактивные частицы распадаются с разными скоростями; до сих пор на земную поверхность возвращаются частицы, заброшенные в стратосферу при атмосферных испытаниях ядерного оружия в 1950;1960;х годах. Одни — слабо пораженные — зоны могут стать относительно безопасными в считанные недели, другим на это требуются годы.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) возникает в результате вторичных реакций — при поглощении гамма-излучения ядерного взрыва воздухом или почвой. По своей природе он подобен радиоволнам, но напряженность электрического поля в нем намного выше; проявляется ЭМИ как единичный всплеск продолжительностью в доли секунды. Наиболее мощные ЭМИ возникают при взрывах на большой высоте (выше 30 км) и распространяются на десятки тысяч километров. Они не угрожают непосредственно жизни людей, но способны парализовать системы электроснабжения и связи.

Последствия ядерных взрывов для людей. Если различные физические эффекты, возникающие при ядерных взрывах, можно рассчитать достаточно точно, то предсказать последствия их воздействий сложнее. Исследования привели к заключению, что не поддающиеся предварительной оценке следствия ядерной войны столь же значительны, как и те, которые могут быть рассчитаны заранее.

Возможности защиты от воздействия ядерного взрыва весьма ограниченны. Невозможно спасти тех, кто окажется в эпицентре взрыва. Всех людей спрятать под землю нельзя; это осуществимо только для сохранения правительства и руководства вооруженных сил. Кроме упоминаемых в руководствах по гражданской обороне способах спасения от жара, света и ударной волны, имеются практичные способы эффективной защиты только от радиоактивных осадков. Можно эвакуировать большое количество людей из зон повышенного риска, но при этом возникнут тяжелые осложнения в системах транспорта и снабжения. В случае критического развития событий эвакуация примет, скорее всего, неорганизованный характер и вызовет панику.

Как уже упоминалось, на распределение радиоактивных осадков будут влиять погодные условия. Разрушение плотин может привести к наводнениям. Повреждения атомных электростанций вызовут дополнительное повышение уровня радиации. В городах обрушатся высотные здания и образуются груды обломков с погребенными под ними людьми. В сельской местности радиация поразит посевы, что приведет к массовому голоду. В случае ядерного удара зимой уцелевшие при взрыве люди останутся без укрытий и погибнут от холода.

Возможности общества хоть как-то справиться с последствиями взрыва будут очень сильно зависеть от того, в какой степени пострадают государственные системы управления, здравоохранения, связи, правоохранительные и противопожарные службы. Начнутся пожары и эпидемии, мародерство и голодные бунты. Дополнительным фактором отчаяния станет ожидание дальнейших военных действий.

Повышенные дозы радиации приводят к росту числа раковых заболеваний, выкидышей, патологий у новорожденных. На животных было экспериментально установлено, что радиация поражает молекулы ДНК. В результате такого поражения возникают генетические мутации и хромосомные аберрации; правда, большинство таких мутаций не переходит к потомкам, поскольку приводят к летальным исходам.

Первым пагубным воздействием долговременного характера явится разрушение озонового слоя. Озоновый слой стратосферы экранирует земную поверхность от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Это излучение губительно для многих форм жизни, поэтому считается, что образование озонового слоя ок. 600 миллионов лет назад стало тем условием, благодаря которому появились многоклеточные организмы и вообще жизнь на Земле. Согласно докладу национальной академии наук США, в мировой ядерной войне может быть взорвано до 10 000 Мт ядерных зарядов, что приведет к разрушению озонового слоя на 70% над Северным полушарием и на 40% - над Южным. Эти разрушения озонового слоя повлекут за собой губительные последствия для всего живого: люди получат обширные ожоги и даже раковые заболевания кожи; некоторые растения и мелкие организмы погибнут мгновенно; многие люди и животные ослепнут и потеряют способность ориентироваться.

В результате крупномасштабной ядерной войны произойдет климатическая катастрофа. При ядерных взрывах загорятся города и леса, облака из радиоактивной пыли окутают Землю непроницаемым покрывалом, что неминуемо приведет к резкому падению температуры у земной поверхности. После ядерных взрывов суммарной силой 10 000 Мт в центральных районах континентов Северного полушария температура снизится до минус 31? С. Температура вод мирового океана останется выше 0? С, но из-за большой разности температур возникнут жестокие штормы. Затем, спустя несколько месяцев, к Земле прорвется солнечный свет, но, по-видимому, богатый ультрафиолетом из-за разрушения озонового слоя. К этому времени уже произойдут гибель посевов, лесов, животных и голодный мор людей. Трудно ожидать, что где-либо на Земле уцелеет хоть какое-то человеческое сообщество.