Effetti delle esplosioni nucleari

Gli effetti delle esplosioni nucleari nella troposfera si possono suddividere in quattro categorie, ovvero le diverse modalità in cui viene rilasciata l'energia in una esplosione nucleare:^[1]

• Irraggiamento termico—30-50% dell'energia totale
• Onda d'urto o blast—40-50% dell'energia totale;
• Radiazioni ionizzanti—5% dell'energia totale;
• Radiazione residua—5-10% dell'energia totale.

La meccanica di una esplosione nucleare è identica a quella prodotta da esplosivi convenzionali, cioè il rilascio di una grande quantità di energia termica in un tempo brevissimo, concentrata in una regione di spazio sostanzialmente puntiforme. Ciò produce una violenta espansione di gas che forma un fronte d'urto sferico, il quale si espande a partire dal punto di esplosione propagandosi nell'atmosfera, con effetto distruttivo su edifici e manufatti di grande superficie sensibili ai picchi di sovrappressione atmosferica. Negli esplosivi convenzionali il calore è prodotto da reazioni chimiche fortemente esotermiche. Nelle esplosioni nucleari invece, il rilascio di energia termica proviene da reazioni nucleari, che sono milioni di volte più esotermiche di quelle chimiche a parità di massa.

Oltre all'agitazione termica, le reazioni nucleari rilasciano grandi quantità di energia in forma di onde elettromagnetiche (cioè fotoni) negli spettri X e gamma e soprattutto nello spettro degli ultravioletti e della luce visibile. La componente termica-meccanica - l'onda d'urto (blast) che si propaga per mezzo dell'atmosfera - costituisce quindi solo una parte dell'energia liberata, stimata intorno al 40-50% del totale. La quota restante è quasi tutta costituita da energia radiante, cioè radiazione elettromagnetica. Questa viene liberata per un tempo brevissimo, molto più breve del tempo necessario all'espansione meccanica del fronte d'urto. L'esplosione nucleare pertanto è caratterizzata da una fortissima emissione radiante e istantanea quale componente aggiuntiva rispetto agli esplosivi convenzionali. La radiazione luminosa investe le superfici degli oggetti circostanti con effetto di irraggiamento termico, che può essere notevole nonostante la brevità di esposizione, a causa della sua intensità. Una certa quantità della radiazione elettromagnetica viene prodotta nello spettro delle radiazioni ionizzanti.

È da tenere presente che gli effetti più distruttivi o letali delle esplosioni nucleari - specie con riferimento a quelle di Hiroshima e Nagasaki, le uniche avvenute in un contesto bellico - non sono necessariamente quelli prodotti direttamente dall'esplosione, bensì possono essere conseguenze indirette, in particolare gli incendi (superincendi o Feuerstürme) che si sviluppano nelle decine di minuti successivi all'esplosione.