Rep trick effekt
Rope trick är den term som fysikern John Malik ger till de märkliga linjerna och spikarna som kommer från eldklotet från vissa kärnvapenexplosioner precis efter detonation.
Beskrivning
Det intilliggande fotografiet visar två ovanliga fenomen: ljusa spikar som skjuter ut från botten av eldklotet och den märkliga fläcken på den expanderande eldklotytan.
Eldklotets yta, med en temperatur över 20 000 kelvin , avger enorma mängder synligt ljus, mer än 100 gånger intensiteten vid solens yta. Allt fast i området absorberar ljuset och värms snabbt upp. De "reptricks" som sticker ut från botten av eldklotet orsakas av uppvärmning, snabb förångning och sedan expansion av trådar som sträcker sig från skotthytten, huset högst upp i tornet som innehåller sprängämnet, till jord. Malik observerade att när repet målades svart , förbättrades spikbildningen, och om det målades med reflekterande färg eller lindades in i aluminiumfolie observerades inga spikar - vilket bekräftar hypotesen att det är uppvärmning och förångning av repet, inducerad av exponering för högintensiv strålning av synligt ljus, vilket orsakar effekten. På grund av bristen på trådar, observerades inga "reptrick"-effekter i ytdetonationstest, frittflygande vapentest eller underjordiska tester .
Orsaken till ytfläckar är mer komplex. Under de första mikrosekunderna efter explosionen bildas ett eldklot runt bomben av det enorma antalet termiska röntgenstrålar som släpps ut av explosionsprocessen. Dessa röntgenstrålar kan inte färdas särskilt långt i den lägre atmosfären innan de reagerar med molekyler i luften, så resultatet är ett eldklot som snabbt bildas inom cirka 10 meter (33 fot) i diameter och inte expanderar. Detta är känt som ett "strålningsdrivet" eldklot.
Inuti det strålande eldklotet expanderar själva bomben snabbt på grund av värmen som genereras av kärnreaktionerna. Detta rör sig utåt med överljudshastigheter , vilket skapar en hydrodynamisk stötvåg vid dess yttre kant. Efter en kort period når denna stötfront och passerar sedan det initiala strålande eldklotet. Stötvågen innehåller så mycket energi att kompressionsvärmningen den orsakar i luften får den att glöda. Vid punkten i explosionen som fångades på bilden ovan har stötfronten passerat det ursprungliga strålande eldklotet och har ungefär dubbelt så stor storlek.
Under de första mikrosekunderna efter detonationen förstörs bombhöljet och skotthytten och förångas. Dessa ångor accelereras till mycket höga hastigheter, flera tiotals kilometer per sekund , snabbare än stötfronten. Denna acceleration sker dock under en kort period, så materialet är fångat bakom stötdämparen, även om det så småningom färdas snabbare än stötfronten. De olika ljusa och mörka fläckarna orsakas av den varierande ångdensiteten hos materialet som stänker mot baksidan av stötdämparens framsida. De oregelbundna variationerna i massfördelningen runt bombens kärna skapar det fläckiga klumpliknande utseendet.
Ljudande raketer
Efter några millisekunder kommer stötfrontens energi inte längre att vara tillräckligt stor för att värma upp luften till glödande . Vid den punkten blir stötfronten osynlig, en process som kallas "utbrytning". Detta gör chockvågen svår att diagnostisera bortom denna gräns.
Fotografier av kärnvapenprov visar ofta många vertikala repliknande linjer åt ena sidan. Dessa skapas vanligtvis av små klingande raketer som skjuts upp några sekunder före skjutningen och lämnar rökspår. Syftet med dessa spår är att registrera passerandet av den nu osynliga stötvågen, som orsakar en uppenbar visuell effekt på röken genom att komprimera luften till en lins . Detta är inte nödvändigtvis relaterat till reptrickseffekten på något fysiskt sätt, men det går att blanda ihop de två på vissa fotografier. På fotografiet av Tumbler-Snapper-testet (överst i den här artikeln) är de vertikala linjerna i det nedre högra hörnet spränglinjestolpar, inte rökspår.
Kamerainspelning
Fotot togs av en rapatronisk kamera (en höghastighetskamera uppfann av Harold Edgerton och kollegor) byggd av EG&G . Varje kamera kunde bara spela in en exponering på ett enda filmark. För att skapa time-lapse- sekvenser sattes banker med fyra till tio kameror upp för att ta bilder i snabb följd. Den genomsnittliga exponeringstiden var tre mikrosekunder .
Bildgalleri
Källor
- Den här artikeln innehåller text från National Nuclear Security Administrations faktablad "Rapatronic Photography" (augusti 2013).
externa länkar
-
Media relaterade till Rope trick effekt på Wikimedia Commons - Bilder från sällsynta kärnvapenbomb avslöjar deras verkliga kraft | TRÅDBUNDEN
