Эффект трюка с веревкой - Rope trick effect

Ядерный взрыв сфотографирован менее чем через одну миллисекунду после детонации. Из серии испытаний Tumbler-Snapper в Неваде , 1952 г., демонстрирующих эффекты огненного шара и «трюка с веревкой». На этом снимке болид имеет диаметр около 20 метров.

Трюк с веревкой, видимый для теста Hardtack II Lea

Комплекс зондирующих ракет с приборами для научных измерений высотных ядерных испытаний во время подготовки к старту на острове Джонстон

Воспроизвести медиа

Скоростной видеоролик о ядерном взрыве, демонстрирующий эффект трюка с веревкой

Уловка с веревкой - это термин, данный физиком Джоном Маликом для любопытных линий и шипов, которые исходят от огненного шара некоторых ядерных взрывов сразу после взрыва.

Описание

На соседней фотографии показаны два необычных явления: яркие шипы, выступающие из нижней части огненного шара, и своеобразная пятнистость на расширяющейся поверхности огненного шара.

Поверхность огненного шара с температурой более 20 000 кельвинов испускает огромное количество видимого светового излучения , более чем в 100 раз превышающее интенсивность на поверхности Солнца. Все твердые предметы в этой области поглощают свет и быстро нагреваются. «Уловки с веревкой», которые выступают из нижней части огненного шара, вызваны нагревом, быстрым испарением, а затем расширением растяжек (или специальных кабелей для проверки трюков), которые выходят из кабины выстрела, кожуха наверху башни. который содержит взрывное устройство, на землю. Малик заметил, что, когда веревка была окрашена в черный цвет, образование шипов усиливалось, а если она была окрашена светоотражающей краской или завернута в алюминиевую фольгу , шипов не наблюдалось, что подтвердило гипотезу о нагревании и испарении веревки, вызванном воздействием воздействие видимого светового излучения высокой интенсивности, вызывающего эффект. Из-за отсутствия растяжек не наблюдалось никаких эффектов «троса» при испытаниях на надводную детонацию, испытаниях свободно летящего оружия или подземных испытаниях.

Причина появления пятен на поверхности более сложная. В первые микросекунды после взрыва вокруг бомбы образуется огненный шар из-за огромного количества тепловых рентгеновских лучей, испускаемых в процессе взрыва. Эти рентгеновские лучи не могут пройти очень далеко в нижних слоях атмосферы, прежде чем вступят в реакцию с молекулами в воздухе , поэтому в результате получается огненный шар, который быстро образуется в пределах 10 метров в диаметре и не расширяется. Это известно как огненный шар, "управляемый излучением".

Внутри радиационного огненного шара сама бомба быстро расширяется из-за тепла, выделяемого ядерными реакциями. Он движется наружу со сверхзвуковой скоростью, создавая гидродинамическую ударную волну на его внешнем крае. После короткого периода времени этот ударный фронт достигает, а затем проходит первоначальный радиационный огненный шар. Ударная волна содержит столько энергии, что вызываемый ею компрессионный нагрев в воздухе заставляет его светиться. В точке взрыва, запечатленной на фотографии выше, фронт ударной волны прошел исходный огненный шар излучения и стал примерно в два раза больше.

В первые несколько микросекунд после взрыва корпус бомбы и взорванная кабина разрушаются и испаряются. Эти пары разгоняются до очень высоких скоростей, несколько десятков километров в секунду , быстрее, чем фронт ударной волны. Однако это ускорение происходит в течение короткого периода времени, поэтому материал задерживается за фронтом удара, даже если в конечном итоге он движется быстрее, чем фронт удара. Различные светлые и темные пятна вызваны различной плотностью пара материала, разбрызгивающегося на тыльную сторону фронта ударной волны. Неравномерные изменения в распределении массы вокруг ядра бомбы создают вид пятнистой капли.

Звуковые ракеты

Через несколько миллисекунд энергии ударного фронта больше не будет достаточно, чтобы нагреть воздух до раскаления . В этот момент фронт ударной волны становится невидимым - процесс, известный как «отрыв». Это затрудняет диагностику ударной волны за этой границей.

На фотографиях ядерных испытаний по бокам часто видны многочисленные вертикальные веревочные линии. Обычно они создаются небольшими звучащими ракетами, запускаемыми за несколько секунд до выстрела, оставляя следы дыма. Цель этих следов - записать прохождение теперь невидимой ударной волны, которая вызывает очевидный визуальный эффект на дым, сжимая воздух в линзу . Это не обязательно связано с эффектом трюка с веревкой каким-либо физическим образом, но на некоторых фотографиях их можно спутать. На фотографии теста Tumbler-Snapper (вверху этой статьи) следы дыма слабо видны в правом нижнем углу.

Запись камеры

Фотография была сделана рапатронной камерой ( высокоскоростной камерой, изобретенной Гарольдом Эдгертоном и его коллегами), построенной EG&G . Каждая камера была способна записывать только одну экспозицию на один лист пленки. Для создания покадровой последовательности были созданы группы от четырех до десяти камер для быстрой смены фотографий. Среднее время экспозиции составляло три микросекунды .