Вопрос 7. Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, источником которой является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Световое излучение ядерного взрыва представляет собой электромагнитное излучение оптического диапазона, включающее ультрафиолетовую (l = 0,01 - 0,38 мк), видимую (l= 0,38 - 0,77 мк) и инфракрасную (l = 0,77 - 340 мк) области спектра.

Светящаяся область в своем развитии проходит три фазы: начальную, первую и вторую.

Основная доля энергии светового излучения (до 98%) приходится на вторую фазу, длительность которой почти равна общей длительности испускания светового излучения. Такая картина светового излучения с минимумом между первой и второй фазами может наблюдаться при ядерных взрывах мощностью более 0,5 тыс. т. При взрывах ядерных зарядов сверхмалой мощности это излучение возможно в ходе одной основной фазы.

Время существования светящейся области и ее размеры возрастают с увеличением тротилового эквивалента взрыва (табл. 2). По длительности свечения можно ориентировочно судить о мощности ядерного взрыва.

Таблица 2 Характеристика светящейся области ядерного взрыва к концу второй фазы свечения

Световое излучение распространяется практически мгновенно (со скоростью 300000 км/сек) и длится в зависимости от мощности взрыва от одной до нескольких секунд. Интенсивность светового излучения и его поражающее действие уменьшаются с увеличением расстояния от центра взрыва; при увеличении расстояния в 2 и 3 раза интенсивность светового излучения снижается в 4 и 9 раз.

Действие светового излучения при ядерном взрыве заключается в нанесении поражений людям и животным ультрафиолетовыми, видимыми и инфракрасными (тепловыми) лучами в виде ожогов различной степени, а также в обугливании или возгорании воспламеняющихся частей и деталей сооружений, зданий, вооружения, боевой техники, резиновых катков танков и автомобилей, чехлов, брезентов и других видов имущества и материалов. При прямом наблюдении взрыва с близкого расстояния световое излучение причиняет повреждения сетчатке глаз и может вызвать потерю зрения (полностью или частично).

Поражающее действие светового излучения определяется мощностью и видом ядерного взрыва, прозрачностью атмосферы и цветом поражаемого объекта. Наибольшую опасность в этом отношении представляет воздушный взрыв. Туман, дымка, дождь значительно поглощают излучение и уменьшают радиус поражения.

На степень поражения закрытых участков тела оказывают влияние цвет одежды, ее толщина, а также плотность прилегания к телу. Люди, одетые в свободную одежду светлых тонов получают меньше ожогов закрытых участков тела, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета.

Световое излучение в первую очередь воздействует на открытые участки тела - кисти рук, лицо, шею, а также на глаза. Различают четыре степени ожогов (табл. 3).

Таблица 3 Значения световых импульсов, соответствующие ожогам кожи разной степени, Дж/см²

Ожог первой степени представляет собой поверхностное поражение кожи, внешне проявляющееся в ее покраснении; ожог второй степени характеризуется образованием пузырей; ожог третьей степени вызывает омертвение глубоких слоев кожи; при ожоге четвертой степени обугливаются кожа и подкожная клетчатка, а иногда и более глубокие ткани.

Опасное поражение людей будет наблюдаться при ожогах открытых участков кожи второй и третьей степеней или при ожогах второй степени под одеждой (не менее 3% поверхности тела).

Поражение глаз световым излучением возможно трех видов: временное ослепление, которое может длиться до 30 мин; ожоги глазногодна, возникающие на больших расстояниях при прямом взгляде на светящуюся область взрыва; ожоги роговицы и век, возникающие на тех же расстояниях, что и ожоги кожи.

Степень воздействия светового излучения на оборудование, технику и сооружения зависит от свойств их конструкционных материалов. Оплавление, обугливание и воспламенение материала в одном месте могут привести к распространению огня, т.е. к пожару.

Световое, излучение распространяется прямолинейно и не проникает через непрозрачные материалы. Поэтому любая преграда (стена, броня, покрытие убежища, лес, густой кустарник и т. п.), которая способна создавать зону тени, защищает от ожогов. Эффективным способом защиты личного состава от светового излучения является быстрое залегание за какую-либо преграду.

При расположении личного состава в убежищах, блиндажах, перекрытых щелях, под брустверных нишах, танках, боевых машинах пехоты и бронетранспортерах закрытого типа поражение его световым излучением практически полностью исключается. При расположении в открытых щелях, окопах, траншеях или ходах сообщения лежа вероятность непосредственного поражения световым излучением уменьшается от 1,5 до 5 раз.

Существуют особенности воздействия светового излучения ночью. Глаза человека более чувствительны к световому излучению, чем другие участки тела. Радиус временного ослепления от светового излучения ядерного взрыва ночью значительно больше радиуса возникновения ожогов тела. В зависимости от условий продолжительность ослепления может составлять от нескольких секунд до 30 мин.

Основными параметрами, характеризующими световое излучение, являются:

1) энергия светового излучения Е_с (кал) — часть полной энергии взрыва, приходящаяся на световое излучение;

2) световой импульс u, (кал/см²) — количество энергии светового излучения, падающее за все время излучения на единицу площади неподвижной и неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению прямого излучения, без учета отраженного излучения.

При расчетах характеристик излучения, падающего на различные облучаемые объекты, необходимо учитывать условия облучения, а именно:

ориентацию объекта;

перемещение объекта;

облучение объекта отраженным излучением;

экранирование и ослабление излучения элементами рельефа местности и другими естественными и искусственными преградами.

Основными характеристиками излучения, падающего на объект, являются:

1) импульс облучения u (кал/см²) — количество энергии светового излучения, падающее за все время излучения на единицу площади облучаемой поверхности;

2) облученность ε (кал/см²×сек) — количество энергии светового излучения, падающее в единицу времени на единицу площади облучаемой поверхности.

Импульс облучения и облученность связаны соотношением:

,

где t_u - время излучения.

Определение значений указанных параметров производится применительно к расстояниям от центра взрыва, составляющим не менее двух максимальных радиусов светящейся области. Для меньших расстояний возможны лишь приближенные оценки.

Энергия светового излучения определяется соотношением:

E_c =10⁹ k_qq, кал,

где: q - мощность взрыва, т;

k_q - энергетический коэффициент светового излучения, т. е. отношение энергии светового излучения к полной энергии взрыва.

Энергетический коэффициент светового излучения при взрывах на высотах до 15 км:

k_q = 0,55q^-0,05 .

При взрывах на высотах 15 - 25 км величина k_q на 10% превышает значение, вычисленное по формуле.