Verdens kraftigste atom-prøve sprængning – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Verdens kraftigste ato...

23. august 2011

Verdens kraftigste atom-prøve sprængning

Hej Spørg om Fysik
Jeg har længe studeret ekstreme lydtryk, (altså på internettet), og jeg har fundet et sted på internettet, hvor man kan finde nogle af de mest ekstreme lydtryk, nogensinde, og deres decibel niveau.
Jeg har for eksempel fundet lyd niveauet, for verdens kraftigste atom-prøve sprængning, (tsar bomba).

Jeg fandt frem til, at lydtrykket fra tsar bomba nåede op på 282 decibel ved ground zero. Men mit spørgsmål er så bare: hvor mange decibel, lyd-niveauet var ved en afstand af 500 km?

Bomben blev sprunget ved en tør ørken, hvor der ingenting var til at standse lyden, bare et fladt område. Så mit spørgsmål er: (Kan i beregne med nogle formler, hvor mange decibel, som var fra bomben i en afstand af 500 km), og hvis i kan, så vil jeg meget gerne vide hvad svaret er.

Med venlig hilsen 
E P
 

Bomben du omtaler er Tcar bomba, som blev sprængt af USSR d. 30/10 - 1961. Den skulle oprindeligt have været på 100 MT men blev skåret ned til 50 MT (TNT), og er den største der er sprængt på jorden indtil nu.

Novaya Zemlya

USSR's problem på daværende tidspunkt var våbenkapløbet på a-våben. En hel del af de forberedte a-våben var indrettet til at ramme modstanderens nedgravede våbensiloer (gengældelsesvåben).

Ifølge litteraturen havde USSR på det tidspunkt en væsentlig mindre træfsikkerhed på sådanne punktmål end USA, og ønskede derfor at anvende større våben, for at kunne slå modstanderens siloer ud med samme sikkerhed, som egne siloer ville blive ramt. Set som terrorvåben ville en række langt mindre bomber have bedre virkning.

Sprængningen på Novaya Zemlya 

Tsar bomba

Sprængningen skete på Novaya Zemlya, som er to tildels klippefulde øer i det nordlige ishav. Sprængningsstedet er ca. 70 ˚ Nord, Nordkap er 71 ˚Nord, og alene det bjergfulde terræn umuliggør en simpel beregning.

Skal det beregnes fornuftigt, skal værdien findes på den afstand, hvor braget ikke breder sig supersonisk, og så beregnes videre ud derfra til 500 km mærket. Det falder ikke ind under denne rubrik at lave sådanne beregninger i et så kompliceret område, det kan tænkes, at der er oplysninger på Internettet fra Rusland i dag på visse afstande.

Supersoniske trykbølger

En atomar sprængning giver anledning til trykbølger, som er supersoniske, og hvor overtrykket kan være flere atmosfærer, og med meget dybe undertryk. I den situation gælder lyd approksimationen ikke, og jeg tvivler på, at det er meningsfuldt, at arbejde med lyd i form af dB begrebet i nærheden af en B-bombe. 0 niveauet for DB er 20 μPa (mikropascal), atmosfæretryk er ca. 100 000 Pa.

Den supersoniske bølge breder sig over jordoverfladen, hvor den følges af sit spejlbillede i jordoverfladen, så trykbølgen i nærheden af jordoverfladen bliver det dobbelte af den oprindelige, idet de to trykbølger skal lægges sammen (antageligt for en bombe af denne størrelse over 400 000 Pa). Først når den når ned på underlydshastighed, er det efter min mening rimeligt at tale om regulært lydtryk. Det aftager i fladt terræn med 1/(afstanden) ved underlydshastighed, men det er der ikke tale om her. Der er under 3000 km til København, hvor braget mig bekendt ikke blev hørt, så det har kun været et lille brag i historisk sammenhæng, se f.eks. braget fra Krakatau nedenfor.

Desuden skal der være information om præcis eksplosionshøjden for principielt at kunne relatere et evt. lydtryk under bomben. Bemærk, at afbrændingen af store B-våben ikke er en momentan proces set udefra, ildkuglen kan f.eks. godt være tilstede i størrelsesorden minutter og stige op.

Santorini

Da du jo samler på store brag, så skal vi have virkeligt store brag, skal vi gå til naturen.

Lad os gå til de større brag den moderne verden har hørt. D. 26/8-1886 sprængtes vulkanen Krakatau imellem Sumatra og Java. Derved sendtes 21 km3 klippe og magma op i stratosfæren op til 80 km op (svarende til et 35 m tykt lag fra hele Bornholms overflade), og braget blev hørt som "kanontorden " mindst 5000 km væk. Energien svarer til ca. 4 gange Tsar bomba i USSR. Trykbølgen kunne måles barometrisk over hele jorden (endda flere gange rundt), det samme gælder vandbølgen.

For 3600 år siden sprang vulkanen på Santorini (græske Ø-hav) i luften, og udslettede den Minotiske kultur i ø-havet. Der blev efter beregningerne slynget ca. 61 km3 klippe og lave op i stratosfæren (3 gange så meget som Krakatau) og målene på det efterladte hul er ca. 7 * 12 km. Det må også have været et ordentligt brag. Se også: http://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/geofysik_klima/skyhoejde_askeskyer/

Tunguska

D. 30/6-1908 kl. 0717 lokal tid eksploderede en meteor i luften over Sibirien ved Tunguska. Denne eksplosion var antageligt svarende til et imellem 5 og 30 MT B-våben. Trykbølgen (braget) nedlagde træerne i et område på omkring 2000 km2, og flåede grene og bark af. Chokbølgen kunne måles i Europa.

Det var så de små brag. For 2020*106 år siden landede en Meteor i Sydafrika på et sted der hedder Vredefort. Det efterlod et krater som er knap 300 km i diameter altså 50 gange Santorini. Der var ifølge sagens natur ingen der målte på braget, men det må have været der og højt. Meteorkrateret på Yucatan halvøen i Mexico, som var med til at danne øerne omkring den Mexikanske golf, er kun 65 * 106 år gammelt og 170 km i i diameter. Der må også der være tale om et anstændigt brag.Det var efter de flestes mening dette medslag, som udryddede dinossaurene over hele jorden, og kun få pattedyr overlevede, måske over 90 % af verdens arter forsvandt i den "nukleære" vinter der fulgte, på grund af opslynget materiale, som hindrede sollyset i at nå jorden.

Med venlig hilsen
Malte Olsen