CC BY
85
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
Ударные волны и окружающая среда Садртдинова Р. Р.
Садртдинова Регина Радиковна / Sadrtdinova Regina Radikovna - студент - бакалавр, кафедра химии и химической технологии, естественно-научный факультет, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, г. Стерлитамак
Аннотация: в статье анализируется, что такое ударные волны, как они образуются, за счет чего и где встречаются.
Abstract: the article analyzes, what it means shock waves as they are formed at the expense of what and where meet.
Ключевые слова: ударная волна, квант, взрыв. Keywords: shock wave, quantum, explosion.
Мы очень часто слышали термин «ударная волна». О ней рассказывают и по радио, и по телевидению, и в газетах. Мы живем в эпоху, когда слова «терроризм», «взрыв» слышим, чуть ли не каждый день. А ведь именно взрыв - один из источников ударной волны и поэтому не знать о них, значит быть в постоянной опасности, ведь, как известно, предупрежден, значит вооружен.
Таким образом, незнание об ударных волнах может быть очень опасным для человека. Именно в этом важность и актуальность выбранной мною темы статьи.
Очень мощный инструмент разрушения — взрыв, с его помощью получают ударные волны, создающие высокие давления.
Ударная волна — это участок сильного сжатия воздуха, которое распространяется со сверхзвуковой скоростью (350 м/с) во все стороны от центра взрыва [1].
Ударная волна состоит из зоны сжатия, где давление выше атмосферного, и зоны разряжения, давление ниже атмосферного. При воздушном взрыве ударная волна встречает на своем пути непреодолимое препятствие - поверхность земли, отражается и движется после этого обратно. В момент отражения от поверхности образуется давление, которое значительно превышает давление падающей волны.
Во время распространения ударной волны происходит перемещение масс воздуха, сначала в направлении ее движения - при прохождении зоны сжатия, потом в обратном - при прохождении зоны разряжения. Когда фронт ударной волны доходит до любой точки на поверхности земли, в этой точке моментально повышается давление и температура, а воздух начинает перемещаться в сторону движения ударной волны. Потом, с движением ударной волны, давление падает ниже атмосферного, и воздух движется в обратном направлении.
В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте.
Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна, отличается от воздушной ударной волны своими параметрами. На одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия — меньше.
При воздушном ядерном взрыве создается сферическая ударная волна, которая в ближней зоне, то есть на расстоянии, меньшем, чем высота взрыва, падает вниз и называется падающей. Дойдя до поверхности земли, ударная волна моментально отражается, создавая отраженную волну. В дальней зоне, то есть на расстоянии, большем, чем высота взрыва, скорость отраженной волны больше, чем скорость падающей волны. Происходит складывание падающей и отраженной волны и
образования главной волны, давление в которой в 5 раз больше давления сферической волны, которая свободно распространяется по поверхности земли. Таким образом, при воздушном ядерном взрыве в ближней зоне поражающее действие определяется давлением отраженной волны, а в дальней зоне - давлением главной ударной волны. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает. На больших удаленьях ударная волна переходит, по существу, в обычную акустическую волну и скорость ее распространения приближается к скорости звука в окружающей среде.
Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 м за 1,4 с, 2000 м—за 4 с, 3000 м—за 7с, 5000 м—за 12 с. Отсюда следует, что человек, увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие (складку местности, канаву, кювет, простенок и т.п.) и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной [2, с.71].
При наземном ядерном взрыве ударная волна имеет форму полусферы, которая непрерывно увеличивается, распространяясь параллельно поверхности земли. Наземный ядерный взрыв имеет радиус поражающей ударной волны приблизительно на 20 % меньший, чем радиус ударной волны воздушного взрыва. При наземном ядерном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование волны сжатия в грунте. При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта.
Прямое воздействие ударной волны на человека приводит к травматическим последствиям, тяжесть которых зависит от величины давления во фронте ударной волны. Все травмы подразделяются по степени тяжести на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.
Открыто расположенные люди получают легкие травмы при избыточном давлении во фронте ударной волны 20-40 кПа. В этом случае человек может получить незначительные повреждения: ушибы, вывихи конечностей, временное повреждение слуха, легкие контузии.
Средние травмы человек получает при давлении 40-60 кПа, которые характеризуются серьезными контузиями, повреждениями слуха, кровотечением из носа и ушей, вывихами, переломами конечностей.
Тяжелые травмы наступают при давлении 60-100 кПа и характеризуются тяжелыми контузиями, значительными переломами конечностей, сильным кровотечением из носа и ушей. Крайне тяжелые травмы человек получает при избыточном давлении более 100 кПа и такие травмы, как правило, оканчиваются летальным исходом [3, с.804].
Мы знаем, что аминокислоты могли образоваться в древней атмосфере Земли из простых молекул под воздействием света и электрических разрядов. А раз ударная волна могла связать их в звенья, то творцом жизни на Земле мог быть удар крупного метеорита. Существует такая теория, которая говорит о том, что Земля образовалась из звеньев, которую создала ударная волна крупного метеорита. Данные звенья содержали все известные в природе химические элементы, которые спрессовались в шар. Горячий водяной пар вырывался с поверхности этого раскаленного докрасна шара, окутывая его сплошным облачным покровом, Водяной пар в облаках медленно охлаждался и превращался в воду, которая выпадала в виде обильных непрерывных дождей на еще раскаленную, пылающую Землю. На ее поверхности она снова превращалась в водяной пар и возвращалась в атмосферу. За миллионы лет Земля постепенно потеряла так много тепла, что ее жидкая поверхность, остывая, начала твердеть. Считается, что таким образом возникла земля.
В данной работе, мы рассмотрели, что же означает понятие «ударная волна», её возникновение, свойства и действие на человека.
Литература
1. Ударная волна в Большой Советской Энциклопедии. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012. Проверено 11 сентября 2011.
2. Ударная волна и человек И. И. Гласс Москва 2001.с.71.
3. Impact and explosion cratering. New-York, 1977. P. 804.
