Воздушная ударная волна образуется в результате резкого увеличения давления и температуры на границе, отделяющей огненный шар ядерного взрыва от окружающей среды.
Она представляет собой область очень сильного механического сжатия (воздуха, воды), распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от места взрыва. На ударную волну расходуется около 50% всей энергии ядерного взрыва, что определяет ее главное значение по размерам наносимых поражений по сравнению с другими поражающими факторами ядерного взрыва.
Ударная волна воздушного и наземного ядерных взрывов состоит из зоны сжатия (где давление выше атмосферного) и зоны разрежения (где давление ниже атмосферного).
Таким образом, всякая преграда, встречающаяся на пути движения ударной волны, испытывает двойное действие: сжатие, которое стремится опрокинуть преграду в направлении своего движения, и разрежения, воздействующее на преграду в противоположном направлении. Продолжительность действия зоны разрежения приблизительно в три раза больше времени действия зоны повышенного давления.
На пути своего движения ударная волна не только наносит разрушения, но подхватывает и несет с большой скоростью обломки разрушенных зданий, листы железа, мелкие камни, осколки стекла и т. п.
Разрушающая сила ударной волны определяется величинами ее избыточного (выше атмосферного) давления, которое измеряется в кг/см2 и тоннах/м2.
Максимальное избыточное давление наблюдается во фронте ударной волны, затем по мере прохождения фронта она постепенно убывает.
При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощностью в 20 килотонн избыточное давление достигает в эпицентре 3,5 кг/см2, на расстоянии 1 километра — 1 кг/см2, на расстоянии 2 километров — 0,3 кг/см2.
Важным элементом, характеризующим ударную волну, является период ее воздействия на данный объект, измеряемый в зависимости от мощности взрыва от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд.
С увеличением расстояния от места взрыва время ее воздействия увеличивается.
Скорость и дальность распространения ударной волны, а также ее разрушающая сила зависят от вида и мощности ядерного взрыва, планировки населенных пунктов, рельефа местности и других факторов. Вблизи от места ядерного взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превосходит скорость звука, по мере удаления от места взрыва она быстро падает. Так, при воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощностью в 20 килотонн ударная волна достигает точки, отстоящей от места взрыва на 1 километр, через 2 секунды, 2 километра — через 5 секунд, 3 километра — через 8 секунд.
По пути своего движения ударная волна воздействует на здания и сооружения и наносит им различные поражения.
При взрыве атомных бомб над городами Хиросимой и Нагасаки (мощность 20 килотонн) наблюдалось полное разрушение всех наземных зданий и сооружений на расстоянии 1 километра, сильные разрушения на расстоянии 2 километров, слабые разрушения на расстоянии 3 километров и разрушение остеклений на расстоянии 8—10 километров от места взрыва.
Наибольшая разрушающая сила ударной волны проявляется по отношению к объектам, возвышающимся над поверхностью земли. Многоэтажные здания и сооружения подвергаются более сильному разрушению, чем малоэтажные.
Менее прочны к воздействию ударной волны деревянные постройки, особенно каркасного типа. При взрыве атомной бомбы в Хиросиме каркасные деревянные дома разрушались на расстоянии до 3 километров от места взрыва. В то же время железобетонные здания с прочными металлическими каркасами не получили значительных повреждений даже в 270 метрах от места взрыва.
Заглубленные в землю сооружения подвергаются значительно меньшему воздействию ударной волны, чем наземные. Известное влияние на характер действия ударной волны оказывают рельеф местности и зеленые насаждения. За обратными скатами высот давление ударной волны будет меньшим, чем на ровной местности. В Нагасаки, расположенном на холмах, разрушения городских построек были на значительно меньшей площади, чем в городе Хиросиме, размещенном на ровной местности.
Особенностью ударной волны является ее способность затекать в закрытые помещения не только через окна и двери, но также и через небольшие отверстия и щели. Это приводит к разрушению перегородок и оборудования внутри зданий и к поражению находящихся в них людей.
При воздушном взрыве общая площадь разрушения и повреждения наземных зданий и сооружении будет больше, чем при наземном, «о разрушения при наземном взрыве будут значительно сильнее.
Незащищенные люди могут погибнуть или получить различные травмы (переломы, ушибы, контузии, повреждения внутренних органов и др.) от непосредственного воздействия ударной волны. В городах Хиросиме и Нагасаки травмы средней тяжести от воздействия ударной волны наблюдались в радиусе до 2 километров от места взрыва. Человек более стойко переносит непосредственное воздействие ударной волны, чем наземные здания. Поражения незащищенных людей возникают при избыточных давлениях, превышающих 0,4 кг/см2, а полное разрушение капитальных каменных зданий — при избыточных давлениях, превышающих 0,3 кг/см2, частичные разрушения зданий — при избыточных давлениях, превышающих 0,1—0,2 кг/см2, и т. д.
Но ударная волна может наносить поражения незащищенным людям не только в результате непосредственного воздействия, но и косвенным путем (обломками разрушенных зданий, летящими комьями грунта, кусками железа, осколками стекла и другими предметами). Косвенное воздействие особенно опасно в населенных пунктах, где ранения людей всевозможными обломками и осколками возможны на значительных расстояниях.
Тяжелые ранения жителей Хиросимы и Нагасаки обломками зданий наблюдались на расстоянии 2 километров от эпицентра взрыва, а от непосредственного воздействия ударной волны на расстоянии 750 метров.
С увеличением мощности ядерных взрывов расстояния, на которых ударная волна вызывает определенное поражающее действие, возрастают примерно в такой зависимости: при увеличении мощности в 10 раз радиусы зон поражения возрастают в 2,2 раза, при увеличении мощности взрыва в 125 раз радиусы поражения возрастают в 5 раз и т. д.
Разрушения и поражения, вызываемые ударной волной, возникают на большой площади. Однако во всех случаях площадь районов, где полностью будут разрушены все наземные здания и повреждены защитные сооружения, составит незначительную часть (3—6%) общей площади очага ядерного поражения.
Из сказанного можно сделать некоторые практические выводы. Наземные здания и сооружения защитой от ударной волны для людей служить не могут. Лучшей защитой от ударной волны являются подземные и заглубленные сооружения.
Используя складки рельефа местности, зеленые насаждения и другие массивные преграды, находящиеся далеко от зданий, можно в значительной мере ослабить действие скоростного напора (движение воздуха за фронтом ударной волны).
Ударная волна распространяется значительно медленнее света. Человек, увидевший вспышку взрыва, может успеть укрыться. Чем больше расстояние от места взрыва, тем больше времени, чтобы занять укрытие или просто лечь на землю и уменьшить опасность поражения ударной волной.
