Kāpēc Kodolbumbas rada sēņu mākoņus

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-16 10:16

Tas viss sākas ar sprādzienu, kas rada Pirocoalūzu mākoņu. Šī karsto gāzu sadedzināšanas bumba tiek paātrināta uz āru visos virzienos. Tā kā paātrināto gāzu degšanas bumba ir karstāka un tādējādi ir mazāk blīvāka nekā apkārtējais gaiss, tas ārkārtīgi strauji pieaugs kodolsprādzienu gadījumā. Tas galu galā veido sēņu vāku.

Kad bumba paaugstinās, tā atstās aiz siltā gaisa, radot skursteni līdzīgu efektu, kas izraisa dūmus un gāzes uz skursteņa konvekcijas ārējās malas darbībā! Vizuāli tas veido sēņu stipļa (kātiņa).

Uztvere par to, ka sēņu vāciņš ir savilkšanās leju un ap stipīti, galvenokārt saistīta ar temperatūras atšķirībām vāciņa centrā un ārpus tā. Centrs ir karstāks, un tādēļ tas strauji pieaugs, atstājot lēnākos ārējos malas, kas ieķertas stipra konvekcijas lieliskajos atribūtos.

Kad tas mākonis sasniedz zināmu punktu mūsu atmosfērā, kur gāzes mākoņa blīvums ir tāds pats kā apkārtējā gaisa blīvums, tas izplatīsies, izveidojot jauku vāciņu.

Tas parādīs mani īsākai, bet vēl plašākai atbildei.

Šis viss process ir kaut kas, kas raksturo Rayleigh-Taylor nestabilitāti. Šī nestabilitāte ir plaši pazīstama fizikā un kopumā apraksta divu dažādu vielu (galvenokārt šķidrumu un gāzu) apvienošanu, kuru blīvums ir dažāds un tiek pakļauts paātrinājumam. Atombumba gadījumā paātrinājums un karstākas gāzes, kas rada materiāla atšķirīgos blīvumus, ir izraisījuši sprādzienu.

No tā jūs, iespējams, esat uzminējuši, ka jums nevajadzēs atomu bumbas, lai radītu sēņu mākoni. Viss, kas Jums nepieciešams, ir pietiekami daudz enerģijas, kas tiek piegādāta ātri (šajā gadījumā - sprādziens), kas rada kabatu ar dažādu materiālu blīvumu (šajā gadījumā siltās gāzes).

Mūsu pasaulē ir daudz citu piemēru, kas rada un raksturo to pašu fenomenu, kas mums dod šo veidojumu. Piemēram, planētu magnētiskie lauki, vēju strūkla plūsma, kas palīdz kontrolēt mūsu planētas klimatu, garneļu garneļu sajaukšana, pat mūsu izpratne par dažām dažādām kodolsintēzes formām var tikt attiecināta uz Rayleigh-Taylor nestabilitāti.

Tagad jūs, iespējams, esat pamanījuši, ka kodolieroču sprādzieni, arī ražojot šo biedējošo sēnīšu veidošanos, dažkārt arī rada mākonis ap sēņu vāku. Šeit notiekošais ir tas, ka zemā spiediena zona tiek izveidota, izmantojot negatīvo fokusu, kas ietekmē šoka viļņu (fāzē, kas seko saspiestās gāzes viļņam šokam vilnis vadošā daļā). Tas rada temperatūras pazemināšanos, kas kopā ar zemu spiedienu var pietiekami samazināt rasas punktu, lai izveidotu pagaidu mākoņu. Šis mākoņa halo ap sprādzienu ir pazīstams kā "Vilsona mākonis", kas nosaukts pēc Skotijas fiziķa Čārlza Vilsona, kurš izgudroja Vilsona mākoņu kameru, kur var novērot līdzīgas lietas.

Bonusa fakts:

To, ko parasti sauca par Rayleigh-Taylor nestabilitāti, pirmo reizi atklāja Lord Rayleigh 1880. gadā. Viņš mēģināja aprakstīt šķidrumu kustību, kad viens no augstākajiem īpatnējā gravitācijas spēkiem atbalstīja vieglāks. Konkrēti, cenšoties labāk izprast, kā veidojas cirkšņi. 1950. gadā sers Geoffrey Ingram Taylor atklāja, ka Rayleigh "interfacial nestabilitāte" notiek arī attiecībā uz citiem atšķirīgiem vielu paātrinājumiem. Šī fenomena un visi vienādojumi, kas tos apraksta, kļuva pazīstami kā Rayleigh-Taylors.