Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовые, инфракрасные и видимые лучи.

Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных газообразных продуктов взрыва и воз­духа, нагретых до высокой температуры. В начальный момент возникновения огненного шара температура его достигает 8000­-100000º С, а затем температура постепенно снижается до 1000­-20000º С. В это время прекращается световое излучение.

Время действия светового излучения зависит от мощности взрыва и может продолжаться от долей секунды до нескольких секунд. При взрыве ядерного заряда мощностью 20 кт световое излучение продолжается 3 с, термоядерного заряда 1 Мт - 10 с, а мощностью 10 Мт - ДО 23 с. Максимальные размеры светящейся области и время излучения с увеличением мощности взрыва уве­личиваются.

Основным параметром, характеризующим световое излучение, является световой импульс. Световым импульсом называется ко­личество световой энергии, падающей на 1 м² поверхности, пер­пендикулярной направлению распространения световых лучей, за все время свечения. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м²). Величина светового импульса зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и степени ослабления свето­вого излучения в атмосфере. Световой импульс уменьшается про­порционально квадрату расстояния от центра взрыва.

Энергия светового излучения, падающая на поверхность объекта, частично поглощается поверхностным слоем материала, частично отражается от его поверхности, а если поверхность про­зрачная, то часть энергии проходит сквозь объект. Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к нагреванию поверхностного слоя материала. Нагрев может быт настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего.

При воздушном взрыве светящаяся область имеет форму шара, световая энергия меньше поглощается, поэтому радиус пораже­ния световым излучением приобретает максимальное значение.

При наземном взрыве светящаяся область имеет вид полусферы, которая, поднимаясь над поверхностью земли, превра­щается в огненный шар. В этом случае основная масса световых лучей распространяется почти параллельно земной поверхности или падает на нее под очень острыми углами. Часть энергии све­тового излучения поглощается грунтом. Световые импульсы при наземном взрыве на близких расстоя­ниях от места взрыва достигают огромных величин. На расстоя­ниях, больших высоты подъема огненного шара, световые импульсы меньше, чем при воздушном взрыве, и расстояния, на которых действует световое излучение, при этом также меньше. Это про­исходит потому, что при наземном взрыве значительная часть све­товой энергии расходуется на оплавление грунта в центре взрыва.

Воздействие светового излучения на людей. Световое излучение действует на людей, вызывая ожоги открытых участков кожи и поражая глаза.

В зависимости от величины светового импульса ожоги подраз­деляются на три степени:

ожоги первой степени возникают при световом импульсе 100­-200 кДж/м² и характеризуются поверхностным поражением кожи, покраснением, припухлостью, болезненностью;.

ожоги второй степени возникают при световом импульсе 200­-400 кДж/м² и характеризуются образованием пузырей на коже, наполненных жидкостью;

ожоги третьей степени возникают при световом импульсе 400­-600 кДж/м² и характеризуются омертвением кожи и появлением язв. Тяжесть поражения людей световым излучением зависит не только от степени ожогов, но и от размеров обожженных участков тела.

Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Люди, одетые в свободную одежду белого цвета или других свет­лых тонов, обычно меньше поражаются световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета.

Ожоги у людей возможны также от пламени пожаров, возни­кающих под действием светового излучения.

Поражение глаз световым излучением возможно трех видов

1) временное ослепление, которое длится несколько минут;

2) ожоги глазного дна, возникающие на больших расстояниях при прямом взгляде на взрыв;

3) ожоги роговицы и век, возникающие на тех же расстояниях, что и ожоги кожи.

При закрытых глазах временное ослепление и ожоги глазного дна исключаются. Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ, укрытий, защищающих одновременно от других поражающих факторов..

Воздействие светового излучения на здания и сооружения. Све­товое излучение в зависимости от свойств материалов вызывает оплавление, обугливание и воспламенение, что ведет к заго­ранию различных предметов и пожарам в населенных пунктах и лесах.

Световые лучи на близких расстояниях (R<H) от центра взрыва падают вертикально или под углами, близкими к 90º, а набольших расстояниях (R>H) - под небольшими углами, практи­чески параллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через окна в комнаты и может воспламенить домашние предметы: ковры, занавески, обивку мебели, книги и др. (рис. 8).

Рис. 8. Направление светового излучения ядерного взрыва:

при R < H световое излучение направлено в крышу; при R >H световое излучение проникает через окна.

Под действием светового излучения и ударной волны в городе могут возникать отдельные, массовые, сплошные пожары или ог­невые штормы, являющиеся разновидностью сплошных пожа­ров.

Отдельным пожаром называется пожар, охвативший один дом или группу зданий. При ядерном взрыве на 1 га может возникнуть несколько отдельных пожаров, которые могут превратиться в мас­совые и сплошные пожары.

Массовым пожаром называется совокупность возникающих от ядерного взрыва отдельных пожаров, охватывающих более 25% зданий в данном населенном пункте.

Сплошным пожаром считается такой массовый пожар, когда огнем охвачено более 90% зданий.

Огневой шторм - это особый вид сплошного пожара, когда территория города (не менее 250 га) охвачена сплошным пожаром при сильном (ураганном) ветре, дующем со всех сторон к центру взрыва со скоростью 50-60 км/ч и более, так как в центре по­жара возникают мощные восходящие токи, создающие условия для ураганного ветра.

Борьба с огневым штормом невозможна, даже мощные сред­ства пожаротушения не позволяют справиться с огнем. Поэтому исключительно важно принять все меры, не допускающие разви­тия огневого шторма в случае применения противником ядер­ного оружия.

Скорость распространения пожаров в городе зависит от характера застройки и скорости ветра. Если ветер имеет скорость 6-7 м/с, то в городе с кирпичными зданиями пожар может распространяться со скоростью 100 м/ч и более. В населенных пунктах со сгорае­мой застройкой - со скорос­тью 120-300 м/ч. В сельской местности пожары распростра­няются со скоростью 600­-900 м/ч и более.

Большое значение имеет также наличие горючих материалов вокруг зданий.

К материалам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: толь, бумага, солома, камыш, торф, древе­сина, нефтепродукты и др. В городах и населенных пунктах, где имеется большое количество подобных материалов, могут возник­нуть массовые пожары от действия светового излучения. Воспла­менение материалов под воздействием светового излучения зависит от характера материала, толщины и содержания влаги.

Распространение пожаров в городе зависит от огнестойкости конструкций и зданий, плотности застройки, характера местности, условий погоды, а также расстояния от центра взрыва.

Особенно большое влияние на распространение пожаров ока­зывает плотность застройки. Чем меньше плотность застройки, тем меньше возможность распространения пожара от одного зда­ний к другому. На рис. 9 показана кривая, выражающая в про­центах вероятность распространения огня в зависимости от рас­стояния между зданиями. Из графика видно, что при расстояниях между зданиями 15 м в 50 случаях из 100 огонь распространяется на соседние здания. При расстояниях между зданиями 90 м пе­реброска огня с одного здания на другие исключается.

Рис. 9. Вероятность распространения огня в зависимости от расстояния между зданиями

В результате действия светового излучения могут возникнуть большие лесные пожары. Пожар в лесу возникает от воспламене­ния сухих листьев, травы и сухого дерева. Распространение по­жара в лесу зависит от времени года и метеорологических усло­вий. Особенно большую опасность представляет хвойный лес в сухую летнюю погоду. Как правило, лиственный лес, в особенности, когда листья еще не опали, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный.

Из сказанного можно сделать вывод, что ядерный взрыв пред­ставляет большую опасность в пожарном отношении, так как све­товое излучение в большинстве случаев является причиной возник­новения массовых пожаров в населенных пунктах и лесных районах. К тому же радиус действия светового излучения значи­тельно больше радиуса действия ударной волны.