Czym jest bomba atomowa? Jak naprawdę działa? Najpotężniejsze bomby jądrowe

Bomba atomowa należała do największych zagrożeń XX wieku. Choć dziś jest równie śmiercionośna co wtedy, prawdopodobieństwo wojny jądrowej znacznie się zmniejszyło. Jak powstała broń nuklearna?

Bomba atomowa – co to jest?

Obraz broni, jaką jest bomba atomowa, został utrwalony w kronikach historycznych, podręcznikach, a także wielu wybitnych przykładach sztuki i literatury. Nie musisz być naukowcem, aby wiedzieć, czym jest ta broń i jak wielkie stanowi zagrożenie. Jednak z czysto technicznego, akademickiego punktu widzenia, zdefiniowanie takiego obiektu może stanowić niemały problem.

Bomba nuklearna jest jedną z najbardziej śmiercionośnych broni, jakie stworzyła ludzka cywilizacja. Jej działanie polega na wytworzeniu ogromnej ilości energii w niezwykle krótkim czasie. Źródłem eksplozji mogą być różne rodzaje procesów fizycznych. Dwa najważniejsze to rozszczepienie pierwiastków (metoda starsza), a także synteza jądrowa, wykorzystywana w konstruowaniu bomby wodorowej.

Efektem użycia broni atomowej jest radioaktywne skażenie gruntu, zbiorników wodnych oraz atmosfery. Unicestwia ona wszelkie życie na znacznym obszarze – w zależności od ilości wyemitowanej energii, może to być od kilku do nawet kilkudziesięciu kilometrów. Konsekwencją detonacji jest również powstanie grzyba atomowego, impulsu elektromagnetycznego, a także wytworzenie gigantycznej ilości ciepła. Temperatura w obrębie centrum detonacji jest tak ekstremalnie wysoka, że znajdujące się w nim organizmy dosłownie wyparowują.

Bomba nuklearna odgrywa dużą rolę w polityce międzynarodowej. Kraje, które są wystarczająco zaawansowane gospodarczo i naukowo, aby ją pozyskać, przynależą do elitarnego grona tzw. państw nuklearnych. Aktualnie zalicza się do niego Francję, Anglię, USA, Rosję, Chiny, Indie, Pakistan, Koreę Północną oraz Izrael. Bomba atomowa w arsenale jest silnym argumentem negocjacyjnym, zwłaszcza przy prowadzeniu rozmów politycznych z pozycji siły. Choć skorzystano z niej podczas konfliktu zbrojnego jedynie dwa razy (w 1945 roku), wciąż pozostaje istotnym elementem obronności każdego posiadającego ją państwa.

Budowa bomby atomowej

Tragedie Hiroszimy i Nagasaki stanowią punkt kulminacyjny wieloletniego procesu badań jądrowych, który poprzedził budowę bomby atomowej. Najwięcej odkryć w tym zakresie dokonano w Europie oraz Ameryce Północnej. Przez pierwsze trzy dziesięciolecia XX wieku prace nad badaniem właściwości atomu oraz wykorzystaniem jego potencjału do celów cywilnych i militarnych przebiegały w umiarkowanym tempie. Sytuację radykalnie zmienił wybuch drugiej wojny światowej, która skłoniła zarówno państwa Osi, jak i Aliantów do zintensyfikowania badań.

Teoretyczne zaplecze do zbudowania bomby jądrowej zostało stworzone przez Ernesta Rutherforda w Anglii na początku ubiegłego stulecia. Był on pionierem badań nad reakcjami łańcuchowymi ciężkich pierwiastków, za co otrzymał Nagrodę Nobla w roku 1908. Jednak pierwsze faktyczne rozszczepienie atomowe dokonało się w roku 1938, w rządzonych przez Hitlera Niemczech.

Choć pierwotnie miał mieć zastosowanie na polu cywilnym, militaryzująca się III Rzesza szybko skierowała badania na tor wojskowy. Konsensus historyczny głosi, że przed wybuchem II wojny światowej nazistowska machina wojskowa znalazła się bliżej opracowania funkcjonującej bomby nuklearnej niż jakiekolwiek inne państwo. Niemcom przypisuje się m.in. wynalezienie pierwszego na świecie działającego zapalnika bomby jądrowej.

Decydującym etapem budowy pierwszej broni atomowej był amerykański Projekt Manhattan, o którym prawdopodobnie uczyłeś się w szkole. Realizowali go najwybitniejsi naukowcy USA, nierzadko emigranci z nazistowskich Niemiec. Warto pamiętać, że Związek Radziecki (wbrew teoretycznemu sojuszowi z Aliantami), konkurował ze Stanami na tym polu. Jednak mimo wycieków utajnionych dokumentów z Zachodu do ZSRR, Amerykanie jako pierwsi zbudowali w pełni sprawną bombę nuklearną.

Zasięg bomby jądrowej

Zasięg wybuchu bomby atomowej zależy od wielu czynników – ilości wykorzystanych przy jej budowie pierwiastków, sposobie działania (rozszczepienie albo synteza), ukształtowania terenu, zabudowy, a także warunków atmosferycznych. Przypuszczalną siłę rażenia tej broni mierzy się przy pomocy tzw. równoważnika trotylowego, czyli w kilotonach lub megatonach. Przykładowo, bomby wykorzystane podczas ataku atomowego na Hiroszimę i Nagasaki, miały moc odpowiednio 15 i 20 kiloton.

Zakładając, że omawiany jest przypadek bomby o masie 15 kT, zasięg zniszczeń byłby prawdziwie katastrofalny. Promień krateru, który powstałby w wyniku eksplozji wynosiłby około 50 metrów wewnątrz, około 100 metrów na zewnątrz i głębokości niemal 23 metrów. Natychmiast po detonacji bomby powstałaby strefa promieniowania cieplnego o promieniu ponad 1800 metrów. Znajdując się w tej odległości, ciało człowieka doznałoby rozległych oparzeń trzeciego stopnia. Byłyby one na tyle rozległe w głąb skóry, że zniszczeniu uległyby receptory bólowe (co czyniłoby obrażenia bezbolesnymi). Nie oznacza to jednak, że obrażenia są z tego powodu mniejsze – wiążą się z koniecznością amputacji. W obrębie 10 kilometrów kwadratowych od epicentrum, większość budynków uległaby zniszczeniu.

Jednak zasięg bomby jądrowej nie kończy się na tych statystykach. Oprócz opisanych powyżej efektów powstałby pożar o ogromnych rozmiarach. Spłonęłaby cała zabudowa, która nie została unicestwiona w czasie wybuchu. Zajęłoby się także drewno, tworzywa sztuczne, tkaniny. Znajdujący się w dalszych odległościach ludzie przeżyliby taką katastrofę, jednak z licznymi oparzeniami oraz objawami choroby popromiennej.

Badania sprzed kilku lat dostarczyły wiarygodnych informacji na temat hipotetycznych skutków wysadzenia w Warszawie bomby atomowej o identycznej sile do tej, która została zrzucona na Nagasaki. Całkowitemu zniszczeniu uległoby historyczne centrum miasta, a także wszystkie bezpośrednio przylegające do niego dzielnice. Pożarem zostałyby ogarnięte przedmieścia stolicy, a fala uderzeniowa byłaby odczuwalna nawet w miejscowościach oddalonych o kilkanaście kilometrów.

Cień ludzki wytrawiony w kamieniu – ponura pozostałość po eksplozji w Hiroszimie

Będąc w Hiroszimie, warto jest odwiedzić tamtejsze Muzeum Pokoju. Oprócz wielu eksponatów, które związane są z eksplozją atomową z 1945 roku, jeden w szczególności przyciąga uwagę odwiedzających. Jest nim tzw. cień ludzki wytrawiony w kamieniu, określany niekiedy mianem cienia Hiroszimy, ludzkim cieniem śmierci lub cieniem uderzeniowym. Co to dokładnie jest?

Według opisu ekspozycji jest to wszystko, co pozostało po jednej z ofiar eksplozji. W momencie eksplozji oczekiwała ona na otwarcie banku Sumitomo Bank, spędzając czas w pozycji siedzącej na schodach wejściowych. Detonacja bomby miała doprowadzić do tego, że jej „cień” został wytrawiony w kamieniu, jednak nie należy tego odbierać dosłownie, gdyż nie mamy tu rzecz jasna do czynienia z cieniem.

Warto również nadmienić, że rzekomy proces wyparowania człowieka został również zbadany. Udowodniono, że z punktu widzenia medycznego, jest on całkowicie niemożliwy. Temperatura na poziomie gruntu w trakcie eksplozji wynosiła od 3 do 4 tysięcy stopni Celsjusza. Ekspozycja ciała na takie warunki, rzecz jasna zakończyłaby się śmiercią, ale nie wiązałaby się z całkowitym wyparowaniem. Nawet jeżeli weźmiemy pod uwagę ogromne wskaźniki promieniowania, temperaturę oraz inne czynniki, to zwęglone kości i organy pozostałyby po takim wydarzeniu.

Nadmieniliśmy, że w przypadku ekspozycji nie mamy do czynienia z cieniem, ale zarysem sylwetki ofiary. Podczas eksplozji, podróżujący impuls świetlny od epicentrum napotyka na swojej drodze wszelkie „przeszkody” – w tym także ludzi. Energia jest wtedy pochłaniana przez ciało, które niejako „chroni” obszar zasłaniany. Pozostałość widoczna na ekspozycji jest więc obszarem, który nie uległ wypaleniu (został zasłonięty przez człowieka), w odróżnieniu od wszystkie wokół, gdzie fala uderzeniowa nie napotkała przeszkody. Stąd mylne przekonanie, że osłonięty obszar jest cieniem.

Cienie Hiroszimy z pewnością były liczne, również nawet długo po eksplozji. Te narażone na działanie czynników atmosferycznych, szybko uległy erozji, część z nich jednak przetrwała lata. Omawiany fragment ekspozycji w Muzeum Pokoju został nabyty przez placówkę w 1971 roku – fragment schodów został wycięty z oryginalnej lokalizacji i umieszczony w specjalnym szklanym pomieszczeniu, skąd może być obejrzany przez wizytujących do dziś.

Najpotężniejsze bomby atomowe

Historia zna wiele przykładów testowych detonacji bomb atomowych o dużej sile – wielokrotnie większej niż ta, której doświadczyli Japończycy z Hiroszimy i Nagasaki. Spora część najsilniejszych bomb miała przede wszystkim znaczenie polityczne w kontekście trwającej zimnej wojny. Stany Zjednoczone, Europa Zachodnia, Chiny oraz ZSRR prezentowały swoje możliwości militarne w celu wzajemnego zastraszania.

Niektóre z tych testów zapisały się na kartach dziejów wyjątkowo negatywnymi skojarzeniami – przede wszystkim w obliczu braku poszanowania dla środowiska naturalnego. Najpotężniejsza bomba atomowa w historii to tzw. car-bomba zdetonowana za czasów Nikity Chruszczowa w 1961 roku na radzieckiej wyspie Nowa Ziemia. Jej siła w ekwiwalencie trotylowym wynosiła dokładnie 58,6 megaton. Detonacja była widoczna z odległości przekraczającej 1000 kilometrów (m.in. na amerykańskiej Alasce, a także w państwach skandynawskich czy na Grenlandii).

Sprawdź też: Co to jest bomba neutronowa? Informacje o „czystej bombie”

Wysokość grzyba atomowego wynosiła 67 kilometrów, a fala uderzeniowa trzykrotnie okrążyła całą Ziemię. W niektórych miejscach nawet bardzo oddalonych od punktu wybuchu, w domach wybiła szyby z okien. Jeden ze skutków ubocznych wybuchu to jonizacja atmosfery. W ciągu ok. 40 minut w promieniu nawet kilkuset kilometrów nastąpiły problemy z nawiązywaniem łączności radiowej. Skażenie radioaktywne okazało się jednak nieznaczne – była to bomba wodorowa, stanowiąca „czystszy” rodzaj ładunku jądrowego.

Dwie kolejne bomby, które pobiły rekordy emitowanej energii, również należą do ZSRR: tzw. test 219 o mocy ponad 24 megaton, a także 174 (20 megaton). Nie różniły się one znacznie od słynnej car-bomby – zostały zdetonowane w północnych terenach Rosji. Na niechlubne wyróżnienie zasługuje również bomba z testu Castle Bravo, przeprowadzonego przez Amerykanów w 1954 roku. Działo się to w samym środku atomowej gorączki w stosunkach międzynarodowych.

USA planowały, że moc tej bomby będzie wynosiła „jedynie” 6 megaton, jednak w wyniku błędów w obliczeniach zdetonowano ładunek o faktycznej sile ok. 15 megaton. Jednym z efektów testu było radioaktywne skażenie dużych połaci ziemi, a także wywołanie choroby popromiennej u setek mieszkańców Wysp Marshalla, które leżą niedaleko atolu Bikini, gdzie były przeprowadzane testy. Bezpośrednią ofiarą  stała się również załoga japońskiego kutra Szczęśliwy Smok, która wykonywała rejs niedaleko miejsca detonacji.

Detonacja bomby atomowej w kosmosie — jaki byłby skutek?

Pamiętaj, że w rzeczywistości detonacja ładunku jądrowego w kosmosie nie może mieć miejsca. Zostało to uregulowane prawnie – na mocy sukcesywnie podpisywanych w drugiej połowie XX wieku traktatów, wszelkie próby atomowe na wodzie, w powietrzu, atmosferze czy przestrzeni kosmicznej są całkowicie zabronione. Jedynym państwem, które omija te regulacje, jest Korea Północna, czyniąc z tego procederu element międzynarodowego szantażu. Całe szczęście, państwo to nie ma środków do umieszczenia głowic atomowych w kosmosie.

Eksplozja bomby atomowej w kosmosie doprowadziłaby do poważnych konsekwencji, jednak w inny sposób niż ładunki „tradycyjnie”, detonowane na naszej planecie. W próżni nie ma atmosfery, zatem nie powstałby grzyb atomowy ani pożar. Najważniejszy skutek stanowiłby impuls elektromagnetyczny, który prawdopodobnie zakłóciłby działanie znacznej ilości sztucznych satelitów Ziemi. Konsekwencją takiej detonacji okazałyby się więc znaczne utrudnienia w łączności bezprzewodowej, uwarunkowane siłą bomby.

Warto pamiętać, że w kosmosie również przebywają ludzie – są to członkowie załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Byliby narażeni na działanie choroby popromiennej, co w warunkach odizolowania mogłoby doprowadzić do śmierci. Jest to, całe szczęście, absolutnie fikcyjny scenariusz. Pozostaje mieć nadzieję, że będzie tak przez kolejna stulecia – aż do pełnego wycofania i całkowitej likwidacji broni nuklearnej. Prędzej czy później nawet Korea Północna będzie musiała pójść z biegiem czasu i zaprzestać niebezpiecznych, atomowych eksperymentów.

Sprawdź też: Czym jest bomba wodorowa? Najważniejsze informacje o ładunku termojądrowym