Откуда берётся электрический импульс ядерного взрыва?

[Фёдор Менде]

США по программе «Starfish»  9 июля 1962  взорвали в космосе над Тихим океаном водородную бомбу с тротиловым эквивалентом 1.4 Мт. Это событие поставило перед научной общественностью очень много вопросов. Перед этим в 1957 г. будущий нобелевский лауреат доктор Ханс Альбрехт Бете (Hans A. Bethe), основываясь на теории дипольного излучения, предсказал, что при подобном взрыве будет наблюдаться электромагнитный импульс (ЭМИ) с вертикальной поляризацией, при этом напряженность поля на поверхности земли составит не более 100 В/м. Поэтому вся измерительная аппаратура, которая должна была регистрировать электромагнитное излучение, была настроена на регистрацию таких напряженностей полей. Но при взрыве бомбы произошло неожиданное. Напряженность электрических полей, начиная с эпицентра взрыва, и далее на протяжении более 1000 км достигла нескольких десятков тысяч вольт на метр. Эта ситуация подробно обсуждается на сайте
http://glasstone.blogspot.com/2006/03/emp-radiation-from-nuclear-space.html.
Кто только не пытался объяснить этот феномен, брался за теоретическое его обоснование и Зельдович. Но до сих пор со стороны официальной науки так и нет объяснения этого явления. А пора бы!

[Мастеров АВ]

Это просто: плазма взрывного облака имеет высокую температуру, из которого электроны (как лёгкая фракция) испаряются. Поэтому облако имеет огромный положительный заряд. Генерация этого заряда, а потом и его компенсация (за счёт электрического пробоя) генерит электрический импульс.

[Фёдор Менде]

Длительтность импульса 150 наносекунд. Посчитайте, как далеко за это время улетят электроны от облака взрыва, если их скорость даже приближается к скорости света.

[Мастеров АВ]

Длительтность импульса 150 наносекунд. Посчитайте, как далеко за это время улетят электроны от облака взрыва, если их скорость даже приближается к скорости света.

А почему они вообще должны улететь?
Электроны оторвутся от облака плазмы, отлетят в сторонку, а их электрическое поле возвращает назад. Вот вам и импульс.
_____________________
Впрочем, давайте сосчитаем:
150 наносекунд = 150 10^-9с
Скрорость света: 300 000 000 м/с
Умножаем:
150 10^-9 0.3 10⁹ = 45 метров
Размер взрывного облака (за столь короткий промежуток времени) не может сильно привысить размеры самой бомбы. Т.е. в диаметре облако не будет привышать несколько метров.

[Фёдор Менде]

Чтобы иметь однополярное электрическое поле, необходимо иметь разделение зарядов между точками, где такое поле измеряется. Расслоение же зарядов в электронном облаке, которое действительно должно иметь место,  такое поле дать не может.

[Мастеров АВ]

Расслоение же зарядов в электронном облаке, которое действительно должно иметь место,  такое поле дать не может.

Это почему же?
Если бы скорость распространения ЭМК (скорость света) была бесконечно большой, то - так оно и было бы. Почти так.
Импульс всеравно бы возникал из-за неравномерного прогрева и не симметрии взрывного облака. Но этот импульс был бы куда меньше.
Облако имеет конечный размер. Электроны разлетаются от него на десятки метров, и когда они возварщаются назад (даже если этот процесс радиально симметричен), то в этом случае обязан возникнуть ЭМ импульс из за того, что скорость света конечна и ЭМВ с протвоположных сторон облака складываются с запаздыванием.

[Фёдор Менде]

Вы говорите о сферических плазменных колебаниях, но это разнополярный колебательный процесс, а импульс однополярный.

[Мастеров АВ]

Вы говорите о сферических плазменных колебаниях, но это разнополярный колебательный процесс, а импульс однополярный.

Он не может быть однополярным. Этот импульс L-подобен. Т.е. - происходит мощный (однополярный) выброс энергии в короткий промежуток времени, а потом прроисходит медленное (тепловое, по мере остывания облака) рассасывание заряда внутри облака, и процесс этот имеет меньшую (потому как во времени растянут) амплитуду и обратную полярность (поскольку токи текут в обратном направлении).

[Фёдор Менде]

К сожалению в классической электродинамике нет того механизма, при помощи которого можно описать это явление. В этом вся проблема. Вы могли бы переложить на язык математики то, что Вы описали словесно?

[Мастеров АВ]

К сожалению в классической электродинамике нет того механизма, при помощи которого можно описать это явление. В этом вся проблема. Вы могли бы переложить на язык математики то, что Вы описали словесно?

За две минуты это не сделать. Но если сподоблюсь - дам вам знать.
ВОПРОС: известно ли:
1. Как меняется температура и размер облака во времени? (Это измерялось.)
2. Масса бомбы - какова?

[Фёдор Менде]

По первому пункту данных нет. По второму пункту известна масса самой бомбы и ракетоносителя, в котором бомба была взорвана. Это несколько тонн.

[Мастеров АВ]

По первому пункту данных нет. По второму пункту известна масса самой бомбы и ракетоносителя, в котором бомба была взорвана. Это несколько тонн.

Скудновато, но подвести математический расчёт под этот процесс можно.
________________________

1.4 Мт - в джоулях, это - сколько?

[Фёдор Менде]

1.4 Мт =  6.44  ×10^15 Дж. 

[Мастеров АВ]

1.4 Мт =  6.44  ×10^15 Дж.

Теплоемкость (средняя удельная) Железа 640,57 дж/(кг·°К).

Масса бомбы (пусть) 5000 кг.

Температура:

T =  6.44 10¹⁵ Дж/(640,57 дж/(кг·К) 5000кг) = 2 10⁹°К

Температура облака - (порядка) двух миллиардов градусов.

Энергия электронов: E = kT. Будем её считать потенциальной. Она позволит вычислить расстояние, на которое электроны улетают от бомбы.

Постоянная Планка: 6.6 10^-34кг·м²/с

____________________________

Можно ли считать, что в этом облаке (при такой температуре) неионизированных атомов нет?
Наверно - можно. И можно считать, что из этого облака испарились все элетроны.

Масса протона и нейтрона 1.7 10^-27кг.
Число нейтронов и протонов в бомбе: N_P = 5000 / 1.7 10^-27 = 3 10³⁰

Пусть протонов (электронов) вдвое меньше, чем нейтронов.

N = 10³⁰

Заряд электрона: e = 1.6 10^-19 Кл
Общий заряд облака: 1.6 10^-19 10³⁰ = 1.6 10¹¹Кл
_______________________________________________________________________

Облако считаем сферическим, электрический заряд которого 1.6 10¹¹Кл.

Потенциальная энергия электрона:
E_e = e² N/r
При этом: E_e = kT
От сюда радиус облака:

r = e² N/kT
_____________________________

Посчитаем:

r = (1.6 10^-19 Кл)² 10³⁰ / (6.6 10^-34кг·м²/с 2 10⁹°К)

По идеи должны получиться метры.

r =  1.6² 10¹⁷м / 13.2 = 2 10¹⁶м

Т.е. - электроны улетят от бомбы? Так что ли? Поле их не удержит?
Наврал я?
_____________________________

Если я не наврал, то электроны из облака улетят и ничто их не остановит. А потом из атмосферы молния... как трахнет! Но этот процесс будет медленным.

ВЫВОД: импульс генерят испаряющиеся электроны, которые разлетаются из облака со страшной энергией. Облако будет иметь мощьный положительный заряд, что обязано привести к электрическому разряду из атмосферы.

[Фёдор Менде]

Мои рассчёты Вы можете посмотреть http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf   параграф 23.
Дело же не в том, куда и как улетят электроны, а каким образом возникает такой короткий импульс без пространственного разделения зарядов.

[Мастеров АВ]

Мои рассчёты Вы можете посмотреть http://fmnauka.narod.ru/Pro1.pdf   параграф 23.

Спасибо за ссылку, но читать 177 страниц... Это выше моих сил.
Извините.

[Мастеров АВ]

каким образом возникает такой короткий импульс без пространственного разделения зарядов

Почему же - без пространственного разделения?
Электроны успевают улететь на десятки метров.

Токи при этом:

I = 1.6 10¹¹Кл / 150 10^-9с = 10¹⁸A (миллиард миллиардов ампер - не хило)

Если молния из атмосферы будет длиться секунду (что для молнии - вечность), то даже в этом случае токи будут в сотни миллиардов ампер.

[Мастеров АВ]

1 мегатонна (Мт) = 4,184 10¹⁵ Дж

1.4Мт = 5,9 10¹⁵ Дж

Это ничего не меняет.

[Мастеров АВ]

Ёмкость Земли (шара размером с Землю, как уединённого проводника) составляет всего около 700 микрофарад.
Если этот шарик зарядить 1.6 10¹¹Клонами, то сколько вольт получится?

U = Q/C = 1.6 10¹¹ / 700 10^-6 = 2 ¹⁴ Вольт

Т.е., после взрыва этой бомбы Земля зарядилась до ста тысяч миллиардов вольт.

Как при этом изменилось притяжение Земли к Солнцу и к Луне?

[Фёдор Менде]

Спасибо за ссылку, но читать 177 страниц... Это выше моих сил.
Извините.

Тогда серьёзного обсуждения не получится.