Атомная энергия и флот

Количество световой энергии, излучаемой за секунду с одного квадратного сантиметра светящейся поверхности, зависит от ее температуры. Интенсивность излучения, как известно, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры поверхности источника излучения. Такая зависимость означает, что, если температура увеличится вдвое, светимость возрастет в 16 раз, повышение температуры втрое вызовет рост светимости в 81 раз и т. д. Количество энергии, излучаемой каким-либо нагретым телом, прямо пропорционально площади его поверхности и времени свечения. Таким образом, чем больше размер светящейся сферы и длительнее излучение, тем больше выделяется световой энергии.

С увеличением расстояния от источника излучения величина светового импульса быстро уменьшается. Согласно известному физическому закону величина светового импульса обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника световой энергии до освещаемой поверхности. Это значит, что при увеличении расстояния в два раза световой импульс уменьшается в четыре раза и т. д.

Например, по данным иностранной печати, при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 тонн на различных расстояниях от эпицентра взрыва, когда ослаблением светового излучения в атмосфере можно пренебречь, световые импульсы будут равны: на расстоянии одного километра — 56 кал/см², двух — 14 кал/см², трех — 6,2 кал/см², четырех — 3,5 кал/см² и пяти километров — 2,2 кал/см². Для того чтобы определить значение световых импульсов для любого другого калибра бомбы на этих расстояниях, нужно указанные выше импульсы помножить на отношение тротилового эквивалента, выбранного к 20 000.

Таковы были бы импульсы, если бы световая энергия не ослаблялась в атмосфере. Однако практически при прохождении световой энергии сквозь атмосферу всегда происходит ее ослабление в той или иной степени. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Прежде всего установим, в каких областях спектра излучается наибольшее количество световой энергии при атомном взрыве. Это можно определить, если известна температура поверхности огненного шара в каждый момент времени. Тогда о взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 000 тонн можно сказать следующее:

1) несмотря на то что в первые моменты после взрыва (первая стадия развития) температура поверхности огненного шара очень велика, доля излучаемой световой энергии за это время составляет примерно всего один процент. Это объясняется тем, что время сохранения такой большой температуры у огненного шара очень мало (тысячные доли секунды);

2) почти вся световая энергия при атомном взрыве излучается огненным шаром на последующей (второй) стадии его развития. При этом основная доля световой энергии (80–85 процентов) излучается за первую секунду после взрыва, а остальная часть (20–15 процентов) — в промежутке от 1 до 3 секунд (последняя стадия развития огненного шара);

3) зная, за какой промежуток времени (от 0,01 до 1 секунды) излучается основная доля световой энергии при атомном взрыве, можно легко установить, какие температуры поверхности в этот промежуток времени имеет огненный шар. Измерения показывают, что это будут температуры в пределах от 2000 до 7000–8000 градусов. В печати указывалось, что если известна температура поверхности шара, то по формулам светотехники нетрудно определить распределение энергии по спектру (см. табл.).

Температура поверхности шара (градусы Кельвина)	Ультрафиолетовое излучение (проценты)	Видимое излучение (проценты)	Инфракрасное излучение (проценты)
2000	—	1,5	98,5
4000	2	28	70
6000	13	45	42
8000	32	43	25

Из таблицы видно, что в спектре светового излучения огненного шара при атомном взрыве имеются все три части светового спектра. Однако температура поверхности шара, когда выделяется основная доля светового излучения, не превышает 8000 градусов Кельвина. Следовательно, в спектре больше всего содержится видимых и инфракрасных излучений. С некоторым приближением можно считать, что в среднем спектр огненного шара при атомном взрыве напоминает спектр Солнца.

На распространение светового излучения значительное влияние оказывает состояние атмосферы в момент атомного взрыва. Световая энергия, как известно, поглощается и рассеивается молекулами воздуха, что вызывает ослабление светового импульса. Различные части спектра (ультрафиолетовое, инфракрасное и видимое излучения) по-разному поглощаются воздухом. Молекулы воздуха сильно поглощают ультрафиолетовые лучи и почти совсем не поглощают видимые и инфракрасные лучи. Появление в воздухе водяных паров вызывает сильное поглощение определенной части инфракрасного излучения. Это особенно будет проявляться над морем.