El agua es muy pesada y muy densa en el fondo a 35,000 pies debajo. La presión de solo el océano estático en sus puntos más profundos supera los 15.700 psi. Esta presión extrema rivaliza con la presión en las armas nucleares para todos menos un pequeño radio desde el centro de la explosión.
tabla de wikipedia: observe esta curva casi vertical y los breves períodos de tiempo involucrados en el eje inferior. Una bomba obliga a abrir una burbuja contra la presión estática del océano de 15,750 psi a medida que explota. La energía para continuar expandiéndose es realmente sorprendente. Desde la burbuja inicial, la presión para duplicar el tamaño de la burbuja se dispara hasta 126,000 psi y para duplicar el tamaño nuevamente, la presión se dispara hasta más de 1,000,000 psi. Una explosión submarina profunda se apaga rápidamente por esta presión extrema que se cierra sobre la burbuja explosiva.
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Para explicar esto más a fondo …
En el océano en la Tierra, a medida que avanza mucho más profundo que 2000 pies, las detonaciones nucleares dejan poca o ninguna evidencia superficial de una explosión en las profundidades. La presión del agua es tan grande que después de solo un segundo, el agua ya está colapsando la bola de fuego a un punto a solo unos pies de ancho. Esta rápida contracción provoca un ciclo de rebote y colapso a medida que el agua se recupera del colapso varias veces hasta que la energía se haya disipado.
Descripción de explosiones nucleares subacuáticas
A menos que rompa la superficie del agua mientras todavía es una burbuja de gas caliente, una explosión nuclear submarina no deja rastro en la superficie, sino agua caliente y radiactiva que se eleva desde abajo. Este es siempre el caso con explosiones de más de 610 m de profundidad.
Durante tal explosión, la burbuja de gas caliente colapsa rápidamente porque:
- La presión del agua es enorme más profunda que 2,000 pies.
- La expansión reduce la presión de gas, lo que disminuye la temperatura.
- La inestabilidad de Rayleigh-Taylor en el límite de gas / agua hace que “dedos” de agua se extiendan hacia la burbuja, aumentando la superficie del límite.
- El agua es incompresible.
- Grandes cantidades de energía son absorbidas por el cambio de fase (el agua se convierte en vapor en el límite).
La expansión se vuelve rápidamente insostenible porque la cantidad de agua empujada hacia afuera aumenta con el cubo del radio de la burbuja de explosión.
Dado que el agua no es fácilmente comprimible, al retirarla de esta manera tan rápidamente se absorbe una cantidad masiva de energía, todo lo cual proviene de la presión dentro de la burbuja en expansión. Finalmente, la presión del agua fuera de la burbuja hace que vuelva a colapsar en una esfera pequeña y luego rebote, expandiéndose nuevamente. Esto se repite varias veces, pero cada rebote contiene solo alrededor del 40% de la energía del ciclo anterior. En su diámetro máximo (durante la primera oscilación), una bomba nuclear muy grande que explotó en aguas muy profundas crea una burbuja de aproximadamente media milla de ancho en aproximadamente un segundo, y luego se contrae (que también toma un segundo).
Las burbujas de las explosiones nucleares profundas se convierten en meras aguas calientes en unos seis segundos y no dejan burbujas “regulares” que floten en la superficie. Esto es antes que la explosión de burbujas de explosivos convencionales:
Esta drástica pérdida de energía entre ciclos es causada en parte por la fuerza extrema de una explosión nuclear que empuja la pared de burbujas hacia afuera de manera personal (más rápido que la velocidad del sonido en agua salada). Esto causa la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. Es decir, la superficie lisa de la pared interna se vuelve turbulenta y fractal, con dedos y ramas de agua fría del océano que se extienden hacia la burbuja. Esa agua fría enfría el gas caliente en su interior y hace que se condense. La burbuja se vuelve menos una esfera y se parece más a la Nebulosa del Cangrejo, cuya desviación de una superficie lisa también se debe a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor.
- Como era de esperar, las explosiones grandes y poco profundas se expanden más rápido que las pequeñas y profundas:
- Las explosiones profundas tienen oscilaciones más largas:
- La presión del agua justo afuera de la burbuja varía dramáticamente:
A pesar de estar en contacto directo con una explosión nuclear, el agua de la pared de burbujas en expansión no hierve. Esto se debe a que la presión dentro de la burbuja excede (con mucho) la presión de vapor del agua del océano. El agua que toca la explosión solo puede hervir durante la contracción. Esta ebullición es como la evaporación, que enfría la pared de burbujas, y es otra razón por la que una burbuja de explosión oscilante contiene solo el 40% de la energía que tenía en el ciclo anterior.
Durante estas oscilaciones de gas caliente, la burbuja se eleva continuamente (“migra”) por la misma razón que se eleva una nube de hongo: es menos densa. Esto hace que la burbuja de explosión nunca sea perfectamente esférica. En cambio, el fondo de la burbuja es más plano, y durante la contracción, incluso tiende a “alcanzar” hacia el centro de la explosión. En el último ciclo de contracción, la parte inferior de la burbuja toca la parte superior antes de que los lados se hayan colapsado por completo, y la burbuja se convierte en un toro en su último segundo de vida. Después de eso, todo lo que queda de una gran explosión nuclear es una masa de agua caliente, que se eleva lentamente desde las frías profundidades del océano. [1] [2]
** Surgió una pregunta sobre qué sucedería si algo como la bomba TSAR explotara en el fondo de la Fosa de las Marianas.
Usando esta ecuación puedes determinar el tamaño de la bola de fuego submarina [3]
La burbuja crece hasta aproximadamente un kilómetro en un par de segundos. El agua de arriba se abulta, aunque solo ligeramente, sobre un área grande. Entonces, la presión de esas seis millas de agua por encima hace que se derrumbe. En unos pocos segundos, la burbuja se reduce a un tamaño mínimo, luego ‘rebota’ hacia atrás, expandiéndose hacia afuera nuevamente durante varios ciclos. Como resultado de tal creación y disipación de burbujas cerradas en aguas profundas, no se generará ninguna onda superficial de ninguna consecuencia.
Una interesante toma en cámara lenta de una pequeña explosión submarina … sin embargo, el rebote del colapso inicial de la burbuja es claramente visible con un destello secundario causado por el calentamiento del gas cuando la burbuja colapsa.
Más sobre explosiones submarinas
EN GENERAL … usando todas las ojivas del mundo, podrías terminar con un poco de jacuzzi nuclear por un breve período de tiempo.
Notas al pie
[1] https://www.fourmilab.ch/etexts/…
[2] Los efectos de las armas nucleares
[3] http://www.dtic.mil/dtic/tr/full…
