Атомная энергия и флот

Давление и уплотнение, вызываемые звуковой волной, очень малы по сравнению с давлением и плотностью данной среды. Действительно, даже при мощном звуке, сила которого близка к порогу болевого ощущения (гудок находящегося вблизи паровоза), амплитуда давления составляет всего лишь 0,003 атмосферного давления. Если частота звуковых колебаний находится в пределах от 20 до 15 000 в секунду, то такие колебания воспринимаются ухом человека как звук. Колебания более низких частот называются инфразвуковыми, более высоких — ультразвуковыми. И те и другие могут быть обнаружены лишь с помощью специальных приборов. Инфразвук, как показывают опыты и теоретические исследования, поглощается в воздухе слабее, чем звуки более высоких частот, и, следовательно, может быть обнаружен на больших расстояниях от источника звука. Скорость распространения звуковых волн в сухом воздухе при температуре 20 градусов равна 344 м/сек., в воде 1450–1500 м/сек.

Звуковые волны легко регистрируются, например, с помощью электроакустических приемников звука, преобразующих колебания упругой среды (воздуха, воды и т. п.) в электрическую энергию. Для приема воздушных акустических волн могут быть использованы микробарографы. Микробарограф, так же как и барограф, является самопишущим прибором, предназначенным для непрерывной регистрации атмосферного давления, и отличается от последнего очень высокой чувствительностью (может реагировать даже на порывы ветра).

Амплитуда воздушной акустической волны прямо пропорциональна корню кубическому из мощности взрыва, обратно пропорциональна расстоянию и сильно зависит от метеорологических условий (ветра, температуры, турбулентности атмосферы). Ядерный взрыв, эквивалентный по мощности взрыву 1000 тонн тротила, может быть обнаружен на расстояниях от 500 до 3000 километров, в зависимости от направления и скорости ветра в атмосфере.

Чтобы определить место и время взрыва, надо знать направление прихода звукового сигнала и скорость его распространения. Для этой цели датчики давления микробарографических станций располагаются друг от друга примерно на 10 километров. Чувствительность станции должна обеспечивать запись сигнала с амплитудой в 0,000001 атмосферного давления. На основе записи трех станций место взрыва может быть определено с ошибкой менее чем в 100 километров.

Во время первого опытного взрыва атомной бомбы в Аламогордо взрыв был слышен на расстоянии 240 километров. Конечно, с помощью приборов, более чувствительных, чем ухо, звук мог быть зарегистрирован на значительно большем расстоянии.

Изучая распространение звука в воде, советские ученые обнаружили и исследовали явление так называемого сверхдальнего распространения звуковых волн. Было установлено, что на определенной глубине звук поглощается очень слабо. Используя это явление и направленный прием звука, можно зарегистрировать сравнительно небольшой взрыв в воде на расстоянии около 10 000 километров.

б) Метод регистрации сейсмических волн

При подземном взрыве, а также при взрыве вблизи поверхности земли в грунте возникают сейсмические волны: продольные, поперечные и поверхностные. Продольная волна распространяется в земной коре со скоростью приблизительно 8 километров в секунду и представляет собой волну сжатия и разрежения. Примером продольных волн в газообразной среде служат звуковые волны.

Первая продольная волна является наиболее важной для обнаружения взрыва, определения его места, а также для того, чтобы отличить взрыв от землетрясения. Поперечные волны приходят позже продольных, так как скорость их примерно вдвое меньше. Эти волны образуются только в твердых средах. При прохождении их частицы среды колеблются перпендикулярно направлению движения волны. Поверхностные же волны по-существу соединяют в себе особенности тех и других. Поперечные и поверхностные волны также помогают определить природу сейсмического возмущения.

При благоприятных шумовых условиях, то есть при отсутствии сильных помех, ядерный взрыв, эквивалентный по мощности взрыву 1000 тонн тротила, может быть обнаружен на расстоянии 1000–3500 километров; при плохих условиях на таких дальностях обнаруживается взрыв более мощный.