ЧТО ТАКОЕ ВЗРЫВ?

Взрывные процессы встречаются в природе так часто, и используются в различных областях техники настолько широко, что, вероятно, сейчас нет никого, кто не имел бы представления о взрывах. Но для понимания столь сложных явлений, как взрывы в звездах, общих представлений о взрывах недостаточно. Во-первых, явления, называемые взрывами, бывают вызваны различными причинами. Так взрыв парового котла происходит, когда давление пара в котле вследствие перегрева превышает допустимое, а снаряд взрывается в результате химической реакции сгорания взрывчатого вещества. Во-вторых, взрывы различны и по своим внешним особенностям. То, что мы видим при электрическом разряде, не похоже на явления, наблюдаемые при землетрясении. Прежде чем заниматься изучением космических взрывов, нужно выяснить, что же все-таки оказывается самым существенным в явлении взрыва, какие процессы следует относить к взрывным? Обычно взрывом называют такое изменение физического состояния тела, которое сопровождается очень быстрым превращением энергии и выделением ее в окружающую среду. Это определение позволяет объединить в понятии взрыва, казалось бы, столь несходные процессы, как ядерный взрыв и вспышка молнии, удар метеорита о Землю и взрыв баллона с газом и другие. Непременным условием всякого взрыва должна быть быстрота перехода одной формы энергии в другую. Если процесс перехода растянут во времени, то характерные черты взрыва не возникают. Например, в ядерном реакторе непрерывно освобождается энергия за счет медленно протекающих ядерных реакций, но это не является взрывом.

Если же реакция сильно ускоряется и количество энергии, которое должно выделиться за часы, освобождается за несколько секунд, то может произойти взрыв. В этом параграфе мы займемся изучением общих свойств взрывов, случающихся в земных условиях. При взрыве происходит превращение химической, ядерной, электрической или механической энергии, в зависимости от природы взрыва, в тепловую энергию и излучение. В некоторых случаях существенная часть освободившейся при взрыве энергии уносится из области взрыва частицами — протонами, электронами и другими. Наконец, большая кинетическая энергия может быть приобретена отдельными частями взорвавшегося тела.

Значительная часть энергии, освобожденной в процессе взрыва, преобразуется в энергию движения окружающей среды; это обычно и воспринимается как самая характерная черта взрывного процесса. При взрыве бомбы, например, происходит сильное расширение воздуха из области взрыва. Движение среды возникает главным образом за счет тепловой энергии, либо непосредственно выделившейся при взрыве, либо образованной из других видов  освобожденной энергии. Поэтому для понимания сущности взрывных явлений полезно вспомнить основные понятия, относящиеся к тепловой энергии. Что же имеется в виду, когда говорят об освобождении тепловой энергии? О выделении тепла судят по тому факту, что тела, твердые, жидкие или газообразные, прилегаю- прилегающие к точке взрыва, нагреваются, т. е. их температура увеличивается. Всякое тело состоит из отдельных частиц — атомов или молекул. Под температурой тела понимается мера средней энергии движения составляющих его частиц. Чем больше температура, тем быстрее движутся частицы. Следовательно, при взрыве возрастает кинетическая энергия частиц, находящихся в области взрыва. Так, например, при взрыве пороха в патроне в результате очень быстро протекающей химической реакции горения образуется нагретый газ. Химическая энергия, содержащаяся в порохе, перешла в кинетическую энергию частиц газа. Частицы нагретого газа при столкновениях друг с другом обмениваются энергией, но суммарная энергия всех частиц газа, находящихся в данном объеме, при этом не меняется.

После того как энергия, послужившая источником взрыва,— химическая, ядерная или другая — преобразуется в тепловую энергию, давление газа, образовавшегося при взрыве (или имевшегося ранее во взрывающемся теле), сильно возрастает. Сила давления, действуя на окружающие тела, заставляет их двигаться и, значит, совершает работу. Таким путем часть энергии взрыва переходит в механическую (кинетическую) энергию. На этом принципе основано действие двигателя внутреннего сгорания, в цилиндрах которого происходит серия небольших взрывов. Давление газа, образовавшегося при взрыве горючей смеси, заставляет двигаться поршень и через его посредство, например, автомобиль. Энергия взрывов при этом частично расходуется на нагрев цилиндра и поршня.

В тех случаях, когда взрыв происходит внутри твердого тела и давление оказывается настолько большим, что силы сцепления между частями тела не могут ему противостоять, происходит разрыв тела. Оторвавшиеся при этом части обладают кинетической энергией. Так происходит взрыв снаряда, который на своем конечном этапе сводится к преобразованию тепловой энергии в механическую. Процессы перехода тепловой энергии в энергию движения жидкости или газа значительно сложнее описанного. В этих случаях движение осуществляется в форме  взрывной волны — хорошо известного всем явления. Действием взрывной волны, например, выбиваются стекла в доме, находящемся довольно далеко от места сильного взрыва. Взрывную волну иначе называют ударной волной.

Прежде всего, взрывы различаются по количеству освобождаемой энергии. В качестве условной единицы принимается энергия, выделяемая при взрыве одного килограмма сильного взрывчатого вещества — тринитротолуола. Действие взрыва на окружающую среду зависит не только от общего количества освободившейся энергии, но и от того, насколько быстро она выделяется. При делении энергии взрыва на время, за которое выделилась энергия, получаем величину, называемую мощностью взрыва. Для выработки энергии, равной освободившейся при взрыве мегатонной бомбы, требуется более десяти суток работы электростанции мощностью 4 миллиона киловатт. Величина мощности особенно существенна для земных взрывов, так как именно ею определяется разрушающее действие взрыва.

Источник: В.Г. Горбацкий: Космические взрывы