Dampak ledakan nuklir

Dampak ledakan nuklir terhadap daerah yang ada di sekitarnya biasanya jauh lebih merusak dan beragam daripada yang disebabkan oleh bahan peledak konvensional. Dalam kebanyakan kasus, energi yang dilepaskan dari senjata nuklir yang diledakkan di dalam troposfer dapat dibagi kira-kira menjadi empat kategori dasar:^[1]

• Ledakan itu sendiri: 40-50% dari total energi
• radiasi termal: 30–50% dari total energi
• radiasi pengion: 5% dari total energi (lebih banyak daripada bom neutron)
• radiasi sisa: 5-10% dari total energi dengan massa ledakan

Tergantung pada desain senjata dan lokasi ledakannya, energi yang didistribusikan ke salah satu dari kategori ini mungkin secara signifikan bisa lebih tinggi atau lebih rendah. Efek ledakan tercipta dari gabungan sejumlah besar energi, membuat spektrum elektromagnetik melanda lingkungan sekitarnya. Lingkungan ledakan (misalnya kapal selam, ledakan di darat, ledakan di udara, atau exo-atmosfer) menentukan berapa banyak energi yang didistribusikan ke dalam ledakan dan berapa banyak untuk radiasi. Secara umum, bom yang dikelilingi oleh media yang lebih padat, seperti air, menyerap lebih banyak energi dan menciptakan gelombang kejut yang lebih kuat dan pada saat yang sama membatasi area efeknya. Ketika senjata nuklir hanya dikelilingi oleh udara, ledakan mematikan dan efek termal skala secara proporsionalnya jauh lebih cepat daripada efek radiasi mematikan karena peningkatan hasil ledakannya.^[2] Mekanisme kerusakan fisik dari senjata nuklir (ledakan dan radiasi termal) identik dengan yang ada pada bahan peledak konvensional, tetapi energi yang dihasilkan oleh ledakan nuklir biasanya jutaan kali lebih kuat per unit massa dan suhu dalam sekejap dapat mencapai puluhan juta derajat.

Energi dari ledakan nuklir pada awalnya dilepaskan dalam beberapa bentuk radiasi yang dapat menembus. Ketika ada material di sekitarnya seperti udara, batu, atau air, radiasi ini berinteraksi dan memanaskan material tersebut dengan cepat ke suhu kesetimbangan (yakni materi berada pada suhu yang sama dengan bahan bakar yang menyalakan ledakan). Hal ini menyebabkan penguapan material di sekitarnya, menghasilkan ekspansi yang cepat. Energi kinetik yang diciptakan oleh ekspansi ini berkontribusi pada pembentukan gelombang kejut. Ketika ledakan nuklir terjadi di udara dekat dengan permukaan laut misalnya, banyak energi yang dilepaskan berinteraksi dengan atmosfer dan menciptakan gelombang kejut yang mengembang bulat seperti bola dari pusatnya. Radiasi panas yang intens di hiposenter membentuk bola api nuklir yang, jika ledakannya cukup rendah, sering dikaitkan dengan awan jamur. Dalam kasus ledakan pada ketinggian yang sangat tinggi, dengan kepadatan atmosfer yang rendah, lebih banyak energi yang dilepaskan sebagai pengion radiasi gamma dan sinar-X daripada sebagai gelombang kejut yang menggantikan atmosfer.

Pada tahun 1942, ada beberapa spekulasi awal di antara para ilmuwan yang mengembangkan senjata nuklir pertama bahwa ledakan nuklir yang cukup besar dapat menyalakan atmosfer bumi. Gagasan ini menyangkut reaksi nuklir dari dua atom nitrogen atmosfer yang membentuk atom karbon dan oksigen, dengan pelepasan energi yang terkait. Para ilmuwan berhipotesis bahwa energi ini akan memanaskan nitrogen atmosfer yang tersisa sehingga cukup untuk menjaga reaksi tetap berlangsung sampai semua atom nitrogen dikonsumsi, dan kemudian membakar semua atmosfer bumi (yang terdiri dari hampir 80% nitrogen diatomik) dalam satu peristiwa pembakaran besar-besaran tunggal. Hans Bethe ditugaskan untuk mempelajari hipotesis ini pada masa-masa awal, dan akhirnya ia menyimpulkan bahwa pembakaran seluruh atmosfer tidak mungkin: pendinginan bola api karena semua kebalikan dari efek Compton kecuali dijamin bahwa skenario seperti itu tidak akan menjadi kenyataan.^[3] Richard Hamming, seorang ahli matematika, diminta untuk membuat perhitungan serupa sebelum uji coba Trinity, dan ia juga mendapatkan hasil yang sama seperti Bethe.^[4] Namun demikian, gagasan tersebut telah bertahan sebagai desas-desus selama bertahun-tahun dan menjadi sumber komedi gelap pada masa uji Trinity.