Ядерные арсеналы сверхдержав

Автор: Березин Федор Дмитриевич
Темы: техника и технологии

Тема данной статьи навеяна прошлым. Относительно недавним историческим прошлым. Когда-то на Земном шарике существовал паритет ядерный арсеналов и над всем миром висел дамоклов меч водородно-атомного самоубийства. Не веселые то были времена, но зато они были весьма и весьма героические. Хотя основная часть тамошней героики была скрыта в занумерованных институтах, КБ и военных полигонах. Толпы обывателей в те лаборатории не пускали и на испытания всяческих военных чудес не приглашали. И толпа конечно обижалась. И кстати, имела полное право, ибо и косвенным и прямым образом участвовала в этой самой гонке вооружений. Прямым, потому как именно от ее доли налогов отщипывали немалую толику на те самые институты-КБ, а косвенным, потому как, именно эта самая толпа, то есть все жители участвующих в гонке вооружений стран являлись заложниками этой самой гонки. В какой-то мере обида на не-допуск в первое ложе, а так же извечная человеческая любовь к тайнам, породили в народе некоторые мифы. Те, кто жил во времена Холодной войны и невольно исполнял роль заложника политики и заодно мухи, чешущейся на мишени для баллистических ракет, и хоть чуток интересовался этим обстоятельством, те наверняка помнят кое-что из циркулирующих тогда мифов. Не пытаясь объять неохватное, не претендуя на доскональность, позволю себе напомнить лишь кое-какие из нашептываемых тогда, и весьма вероятно не забытых и сегодня мифов-легенд. Предупреждаю, порядок нумерации, предложенный мной, весьма произволен, и выбран скорее из удобства изложения, чем по чему-либо еще.

Первый миф. Ядерные арсеналы сверхдержав, т.е. СССР и США столь огромны, что если все их взорвать одновременно, то планета наша сойдет со своей орбиты, со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Миф «два». Водородно-атомные склады так переполнены, что если особым образом разместить заряды, то без всякой сложности можно остановить суточное вращение Земли.

Миф «три». Вообще, чего там те орбитально-суточные кульбиты? Если все «ядреные» боеприпасы мира сложить кучкой, то рванет так, что от Мамы-Земли не останется даже мокрого места, ибо в космосе, из-за его бездонности, кляксы ставить не на чем.

Есть еще кое-какие мифы, но о них я доведу только в качестве бонуса, для особо стойких слушателей.

А покуда приступим к анализу ситуации.

Для подтверждения или разоблачения указанных мифов нам понадобятся кое-какие элементарные данные и калькулятор инженерного уровня. Сразу успокою, инженерный калькулятор потребуется чисто из-за необходимости много-разрядной шкалы – обычной нам не хватит. И успокою еще более, сейчас нам тот калькулятор уже и не потребен, все необходимые манипуляции с ним, я загодя проделал, и просто честно вам доведу. У кого имеются карманные компьютеры, могут по ходу дела устроить мне перепроверку. А вот по поводу исходных данных скажу, что некоторые, не смотря на их вроде бы общую доступность, пришлось добывать с трудом и даже с тем же калькулятором. Вот много у нас используется единиц измерения, а в разных справочниках ссылаются на разные, и приходилось мне везде и всюду делать эдакий пересчет. Но куда было деваться, раз задача поставлена?

Итак. Первая цифра – арсеналы. С этой цифирой случились особые сложности. Поскольку данное дело носит секретный характер, то цифра являет приближенный вид. Тем не менее, из всех приближенных видов, я принял во внимание тот, что взял не из бульварного, а из достаточно академического источника. Кое-что о приведенных ниже цифрах. В начале шестидесятых прошлого века в ядерной гонке произошел некий важный перелом. Закончилась гонка за создание наиболее крупных единичных зарядов, она переместилась в сферу увеличения точности. Поэтому мы не можем рассматривать ситуацию, о том, что бы было если мир не свернул с этого пути. Как известно, максимально мощная в истории реально взорванная боеголовка рванула на Новой Земле во времена Хрущева. Мощь ее оценена примерно в 50 Мт. По непроверенным данным, в свое время существовали единичные заряды мощью до 200-300 Мт.

Напоминаю для подзабывших. Атомные заряды измеряются килотоннами – кт, и мегатоннами – Мт. Соответственно, кт – это эквивалент 1000 тонн обычного взрывчатого вещества тротила, или тринитротолуола, или тола, а Мт – приравнена к миллиону тонн его же. Опять же, тротил – это взрывчатое вещество. Нас в расчетах будет интересовать только одна из его характеристик – теплота взрыва – 4,19 МДж/кг.

Идем дальше. Учитываются общие мировые запасы боеголовок в апофеозе своего экспансивного роста, но нас интересуют даже не они, а их совместный эквивалент. Мы ведь хотим провести теоретический эксперимент именно со всей кучей этого делящегося материала. Так что нас, по глобалистике подхода, не должны интересовать такие мелочи, как метод согласования подрывов по времени, условия складирования (рядком или на полочках ярусами) и остальная суетность. Может, просто в нужную точку вся эта куча делящегося материала с электронным обеспечением процесса будет доставлена именно в нужную секунду. Вот пошли все ракеты в эту точку в названное время, а бомбардировщики отрыли бомболюки секунда в секунду. Ну а уж бедняги саперы, те загодя потрудились, вкопав оные заряды прямо на месте загодя.

Кроме всего. Учитываются заряды всех стран обладающих стоящими арсеналами. Их весьма немного. Тем не менее, и дураку известно, что арсеналы всяческих «Англий» и «Китаев» даже рядом не стоят с бицепсами исполинов – СССР и США. Также не учитываются заряды тактического уровня. Мелочёвка в половину или одну Хиросиму – 10-20 кт. Их общее число где-то 25 тысяч боеголовок, но совокупный эквивалент всего несколько сотен кт. Впрочем, для наших мега-рассчетов, учет таких тараканов не имеет никакого смысла, ни в плане, собственно, учета, ни в плане неучета. Для приближенной арифметики, в коей постоянно и неизбежно придется округлять, это все «до лампочки». В общем, «ядерная триада», то бишь, заряды МБР – межконтинентальных баллистических ракет, БРПЛ – баллистические ракеты подводных лодок, и заряды стратегических бомбардировщиков, а так же баллистические ракеты средней дальности, крылатые ракеты и оперативно-тактические ракеты дают в сумме 24 с мелочью тысяч боеголовок, эквивалент коих приравнен к 11 с мелочью тысяч Мт.

Итак у нас в наличке 11 Гт – гигатонн. Ой, так люблю такие цифиры, что даже напишу на доске для памяти.

11 000 000 000 тонн тротила, 11 миллиардов тонн.

Внушительно! Внушительно.

Могли такие цифры породить свою мифологию? Вполне так себе могли. Но разберемся с перечисленными выше фокусами, и чуть приподнимем полог кудесника.

Миф «один». Способен ли указанный арсенал, подорванный единовременно и в одном месте столкнуть с орбиты планету Земля?

Отрываем другой справочник и читаем массу нашей родимой.

5,98 * 10 24 степени кг. Округленно 6 септиллионов килограммов.

Надо бы для порядка и верхнюю цифру тротила тоже перевести из тонн в кг, для общей соизмеримости. 11 триллионов килограммов. Уже звучнее.

Идем далее. Орбита нашей матушки почти круговая и движется она почти с постоянной скоростью. Опять же округленно, около 30 километров в секунду. Переведем в метры – 30 000 м/с. Естественно, для упрощения считаем, что наша милая сердцу планета движется по прямой, ибо наличествующий чудо-заряд будет действовать мгновенно, а радиус вращения Земли вокруг Солнца грубо 150 мл км. Для 30 км/с это несущественно.

Однако определим энергию этого движения. В данном случае, кинетическую энергию. Физика, 8-й класс.

Eк = m v / 2

Следовательно:

Eк = 6 * 10 24  кг * (30 * 10 3)2 м / 2= 27 * 10 32 Дж – 2,7 дециллиона Дж

Энергия и работа измеряются в одних единицах. А ведь нашему супер-заряду именно и требуется совершить работу. Цель работы, как все помнят, в смещении орбиты. Как известно из космонавтики, орбиту можно изменить разными путями, однако самый эффективный, это замедлить, или ускорить движение. Соответственно, в первом случае тело уйдет на более удаленную орбиту (в данном случае от Солнца). Во втором, на более близкую. И то и то действия для нас, по сути, однозначно. Однако замедление более захватывающее. Вдруг мало того, что замедлится, так еще и на Солнце грохнется? В любом случае, надо действовать вдоль оси. И взрывать так, дабы импульс взрыва пришелся как бы на «нос» нашего космического корабля. Наклон орбиты Земли к плоскости экватора 23045, период обращения 24 часа. Учтем эти факторы, и примем в допущение, что нужные специалисты с компьютером, требуемые для определения нужной точки размещения и нужного момента подрыва нашлись. Так что наш арсенал подорван как надо – тютелька в тютельку.

Итак, для полной остановки «паровоза Земля» нам требуется 2700 нониллионов Дж. А что имеем мы в результате подрыва?

Определимся.

11 Гт тротила дают – точнее 11 тера килограммов – дают (Помните, упоминалось о теплоте взрыва тола? Вот цифирь и пригодилась) 46 000 000 000 000 000 000 – 46 квинтилллонов Дж энергии, или работы. Конечно внушительно, но все же, как это соотносится с моментом силы планеты Земля?

Делим большее на меньшее.

27 * 10 32 Дж на 46 * 10 18 = округленно 6 * 10 13 – шестьдесят триллионов, то есть одна шестьдесяттриллионная доля от момента силы движения планеты. А на сколько замедление в километрах?

3 * 10 4 / 6 * 10 13 = 5 * 10 -10 , т.е. 0,5 нанометра, или 500 пикометров. Вот и весь пшик. Просто как-то несолидно. И это с учетом того, что абсолютно весь заряд ушел именно на толкание Земли, и ни на чего более.

С мифом номер «один» вроде бы разобрались.

Переходим к мифу «два». Поборемся с суточным вращением этой же планеты – Земли.

Итак, опять листаем справочники. С зарядом у нас ныне все ясно, он не переменился. Разберемся с успешно миновавшей первый катаклизм старушкой.

Диаметр 12756 км, масса прежняя, средняя плотность 5,51 кг/м 3.

Окружность = π на D = 40 000 км

Период вращения 24 часа. Определимся с экваториальной скоростью вращение. Ведь именно на нем мы и будем действовать, бить, так сказать, по самой быстровращающейся части. 40 тыс км за 24 ч получаем 463 м/с Неплохо. Быстрее звука, по крайней мере.

Но что-то мне теперь после первого опыта боязно. Давайте-ка, упростим задачу. Во-первых, наличествует скорость на экваторе, т.е. на поверхности земли, а с глубиной она уменьшается. Зато там, в глубине ближе к центру, предположительно увеличивается плотность. Нам тут придется вводить всяческие логарифмы и прочее. Заблудимся в формулах как пить дать. Так что лучше бы взять только верхний слой. Коры вполне достаточно. Тем более, что ее толщина по сравнению с прочим телом неглубока и следовательно скорость движения изменяется несильно. Обычно считают толщину литосферы – 75 километров. Это под материками, и вместе с верхним слоем мантии. Среднюю – с океанами – берут обычно 35 км. Мы схитрим. Бог с ней, со всей литосферой. Уж поборолись со всей Землей – больно накладно вышло! Кроме того, она разделена на тектонические плиты. Совсем замучишься считать, тем паче, что скорость, и на самой поверхности, чем дальше от экватора, тем больше падает, доходя на полюсе до полного нуля. Тем более попробуйте еще найти в справочнике площадь разных тектонических плит.

Предлагаю взять простую вещь – часть света Азию. Площадь 44 363 000 км 2 . Это с островами. Но островов 2 000 000 км 2 , так что вычитая и округляя получаем 44 млн км 2 . Да, вообще-то Азия вроде крепится к Европе. Однако что там той Европы, право? 10 с половиной миллионов км, да и то с островами? Да и вообще, Азия у нас все же ближе к экватору, чем Европа. Сделаем ее совсем уже эдакой подходящей нам Азией, целиком помещенной на экваторе, и потому вращающейся с определенной ранее скоростью. Европу же откинем прочь, у нас и так 44 млн км площади. Да еще…

Вот именно, надо ведь не забыть про литосферу. Опять же для простоты предлагаю взять ее толщину в 50 км. Не вашим, не нашим. Если хоть ее остановим, то тряхнет так, что слабо не покажется. Приступим-ка к вычислениям. Тянутся руки к топору, в смысле, к калькулятору.

Итак, средняя плотность имеется – 5 510 кг/м 3. Определим для начала, сколько весит кубокилометр. 5 510 000 000 000 – 5 с половиной триллионов кг. Не хило! Узнаем вес столба коры глубиной 50 км. 275 500 000 000 000 – 275,5 * 10 12 – 275 с половиной трл кг. Теперь взвесим Азию. Без мелочи, 12 000 000 000 000 000 000 000 – 12 * 10 21 – 12 зета кг, или 12 экса тонн, т.е. 12 секстиллионов тонн.

Вычислим кинетическую энергию движения Азии.

Eк (Азии) = 12 тыс экса кг на 463 м/с в квадрате и делить на 2 =

= 13 * 10 26 Дж = 1,3 октиллона Дж

Этой силе противостоит наш старый добрый подрыв – 46 квинтиллионов Дж энергии – 46 * 10 18.

Сравниваем: 13 * 10 26 делим на 46 * 10 18 = отбрасывая мелочевку и округляя 2,83 * 10 7 – 28,3 миллиона.

Переводим в метры. 463 м на 2,83 * 10 7 =  163,5 * 10 -7 метра в секунду – 1,635 нанометра в секунду, т.е. полтора миллиардных долей метра в секунду.

Вот на сколько замедлится вращение Азии. Результат не вдохновил.  Рассчитывать на сколько замедлятся сутки этой эфемерной, подогнанной к делу Азии будет издевательством. Оставим это дело. Тем более мы и так упростили задачу, ибо в исходном мифе речь шла вообще о суточном вращении Земли, а не какой-то Азии. Оная сама по себе по шарику не поедет. Только вместе с ним, со всей его площадью, и со всей глубиной, а не только литосферой. Ну а сама она составляет 498, т.е. грубо, 500-ю часть массы Земли. Так что и в реализации второго мифа мы тоже выглядим все так же микробно.

Теперь приступим, помолясь, к задаче №3. Попробуем названным запасом тола разнести родимую планетку в клочья.

Тут уж простыми атласами и справочниками по географии не отделаешься. Придется листать всяческие близко лежащие области. Вулканология вполне подойдет. Читаем.

Общее количество энергии, необходимое для распыления 1 км3 расплавленной магмы в пепел с размером частиц в сотые доли миллиметра, равно приблизительно 1.85* 10 15 Дж – около двух квадриллионов Дж. Общее количество тепловой энергии в 1 км3 магмы перед извержением 2,5 * 10 18 Дж – два с половиной квинтиллион Дж. На пеплообразование расходуется лишь 1/1000 энергии вулкана.

О масштабах выделенной энергии получается судить по взрыву вулкана Безымянного 30 марта 1956 г. Энергия взрывной волны достигала 3 * 1015 Дж – 3 квадриллиона, кинетическая 1,2*1017Дж – более ста квадриллиона, термальная 3,8 * 1018 Дж – около 4-х квинтиллионов. Количество выброшенного материала 2-3 км3. Однако извержение Безымянного не самый мощный из взрывов вулканов зафиксированный в истории человечества. Случались вещи похуже. Минуя, за дефицитом времени описание взрыва индонезийского вулкана Кракатау в 1883 г, сразу перейду к самым значимым. Мощь взрыва Кракатау, кстати, рассчитана в 1019 Дж – 10 квинтиллионов, выброс породы 18 км3. Тем не менее, взрыв вулкана Тамбор в той же Индонезии на острове Сумбава в 1815 г. превосходит что-либо из произошедшего в фиксированной истории. Красочное описание катастрофы заняло бы много времени – оставим его для романов. И все же кое-что для экспозиции. Гул взрыва слышен на 1400, а где и на 1800 км, лавины пепла обрушились на ост. Бали, Мадуру и Яву. Кромешная тьма в течении 3-х дней на территории равной Франции. На расстояние более 40 км выбрасывались камни весом до 5 кг. От 50 до 185 км3 твердых субстанций было обращено в пепел и пыль и выброшено в атмосферу. На месте исчезнувшей вершины кратер размером 6 на 6,5 км и глубиной 700 м. 92 тыс погибших. Энергия непосредственно взрыва 1020 Дж – 100 квинтиллионов.

Интересно сравнить энергию этих взрывов с энергией землетрясений. Опять же самых сильных из известных, понятное дело. 1018 Дж. Это в сотни раз больше энергии взрыва Безымянного, но в свою очередь, в два порядка меньше энергии взрыва вулкана Тамбор. Тут, по всей видимости, предел силы геологических пароксизмов на нашей Земле. Размер их обрезает прочность самих горных пород. Больших напряжений земная кора не выдерживает. Тогда происходит или землетрясение или взрыв, и напряжение снимается.

Теперь вернемся к нашему забытому барану в 11 гигатонн. Энергия 46 * 1018 Дж – 46 квинтиллионов. Как-то после Тамбора в 100 квинтиллионов Дж – не вдохновляет. Ну понятно, если экстраполировать, что мол там все ж процесс хоть и взрывной, но помедленней, а тут все же атом. Однако не забудем, что мы и так условились, будто вся энергия этих Гт идет на полезную работу, т.е. вся без исключения на толкания, или как в данном случае на разрушение.

Но вот как не прискорбно, не дотягиваем мы покуда планету-то развалить. Даже кору пробить и то, оказывается, не смогём. А уж так надеялись, так надеялись.

Перейдем, с горя и подальше от позорища, к нашему обещанному бонусу – мифу №4. Уж тут-то мы…

Оглашаю суть мифа. Если какую-то из сверхдержав чрезмерно сильно допекут, а достать противника водородными боеголовками почему-то не выходит, то можно, не мудрствуя лукаво, пальнуть по какой-нибудь Антарктиде. Тогда уж всем полная труба – затопит и правых и виноватых. Кстати, уж что-что, а данный конкретный миф живуч. Не далее чем года два назад читал статейку в харьковском журнале «Наука и техника» именно об этом. Автор просто-таки слюной брызгал в умилении от своей гениальности в подсказке способа преодоления гипотетической американской ПРО. Я даже послал в данную редакцию опровержение, но как-то оно не пришлось ко двору – не мелькнуло в материалах.

И так, о деле. У нас все те же родимые 11 Гт тротила. Хотя теперь их не обязательно класть в кучу-малу, так ведь даже хуже, ибо если мы ими грохнем по большей площади, то и тепло распылим более равномерно, а там уж… Поплывем, не поплывем – видно будет. Да конечно, играя малость в поддавки, примем, что со льдами-айсбергами воюет не один противник. Точнее, один, но располагающий всеми планетарными запасами зарядов. Легенда, как указано, гласила, что мол если так не сможем, то вот по-другому сотворим; нам, советским, до лампочки – у нас гор много, так что попрячемся. Вот и пусть дубиной помашет один исполнитель. Значит, наша цель Антарктида. Мы ее, русские, открыли, мы ее и…

Снова достаем справочники. Теплота плавления льда? Весьма значительна, кстати, по взглядам специалистов. 80 калорий на грамм. А 1 кал = 4,1868 наших любимых Дж.

У нас этих джоулей до… В общем, 46 квинтилллонов Дж энергии, или работы. Сейчас как…

Берем в пальчики калькулятор. Для растопки грамма льда требуется 335 Дж. Возиться с граммами для нас унизительно. Перескочим в привычные кубокилометры. Грамм примем за кубический сантиметр, что конечно же грубо, ибо плотность льда ниже чем воды. Но нам ли мелочиться, братцы-разрушители? 1 м3 = 10 6 г – миллион грамм. 1 км3 = 10 9 м3. Т.е. 1 км3 = 10 15 г.

Итого на расплавку и обращение в воду – 335*1015 Дж.

Так, где наши гигатонны?

46 * 10 18 / 335*1015 = 137 с мелочью км3. Не густо, я бы сказал.

Однако доведем дело до конечного результата. Все же 137 кубокилометров воды. Точнее, чуть менее, из-за меньшей, сравнительно со льдом плотности.

Справочник в зубы. Объем льдов Антарктиды 25-27 млн км3. Говорят, если растает, то уровень моря на Земле поднимется на 60-65 метров. Делим 25 млн на 137. Получаем 182482. И значит, всей нашей гигатонной дубиной растоплено только 1/180тысячная доля.

А следовательно уровень океана поднят на… 361 микрометр, в смысле, миллионных долей метра.

Хорош неадекватный ответ, прям таки классически неадекватный. А сколько людей целые десятилетия верили? Да и сейчас веруют?

Вздохнем с облегчением, хоть мы-то отныне в курсе дела.

* * *