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宇宙空間での核爆発の威力は?

時々「もし隕石が地球に衝突しそうになったら核ミサイルで粉々にするか、軌道を変えさせてしまえ」という意見を見かけます。

しかし、核爆発のエネルギーは大半が熱であり、爆発というのは熱せられた空気の膨張爆発のことだろうと思います。

すると、大気のない宇宙空間で核兵器を使っても、そりゃあ高熱は出るでしょうが、そんな大爆発は起きないんじゃありませんか?

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A 回答 (12件中1~10件)

改めて「爆発」を辞書サイトで調べたら「物質が急激な化学変化または物理変化を起こし、体積が一瞬に著しく増大して、音や破壊作用を伴う現象」とありました。

つまり大気がなくても爆発するものさえあれば爆発は起こり得る事になります。

核爆発の威力は「爆風によるもの」「熱によるもの」「放射線によるもの」の三種類あるそうですが、宇宙空間では基本的に爆風は起きないでしょうから、その分地上でのものよりは威力が落ちるはずだと思います。
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こんにちは


きなくさい議論ですがまあ平和な議論ですね。
私も混ぜてください。

ポイントは、「ごもっとも。実は、小惑星に対して核爆発は、破壊はもちろん軌道変更でさえもとても大変」

まず、質問者さんは、「核爆発は熱しか出ない」と考えておられますところ、これは概ね正しく重要なポイントといえます。

一方、「爆発の威力は熱せられた空気の膨張」という点は、少々異なりますので訂正しておきましょう。
まず、TNTなどの「火薬」については、「熱」が出ると同時に「膨大なガス」が出て、それが衝撃を生みます。
火薬自体が炭素・水素・酸素・窒素の固体化した塊なので、爆発では膨大な熱とともに、その重量に相当する二酸化炭素、水蒸気、そして気体の窒素が発生し、それ自体が膨張して圧力を生みます。このため、空気のない宇宙空間でも瞬間的な圧力や衝撃を発生することができるでしょう。

他方、核爆発は桁違いに大量のエネルギーを生じますが質問者さんのお考えのとおり、原理的にはガスはほとんど発生しないので、火薬のような圧力の効果は期待できないことになります。
それでも核爆発による軌道変更が話題になるのは、核爆発自体が桁違いの熱エネルギーを出すので、小惑星表面の岩石やその中の揮発成分を蒸発させることでガスを発生させて圧力を生むことを期待する意味になります。(光などの電磁出力も圧力を生みますが、効果の比率としてはごく一部)

・・・ということで、質問者さんのお考えのとおり、エネルギー全体ではTNT火薬1メガトン分とされる「1メガトンの核爆発」でも、宇宙空間で発生する圧力は同じ重量のTNT火薬に比べればはるかに小さくなってしまいますね・・・。
(ただし、軌道をわずかにずらせれば、地球への衝突は避けられるので、ほどほどでもなんとかなる)

なお、ここまでくると、「核爆弾で小惑星を破壊するのはほとんど無理」であることもご理解いただけるでしょう。
広島・長崎でもあれほどの被害を出したにもかからわらず、実はクレーターはほとんどできていません。(注;後述)
小惑星を破壊する某映画の中でも、破壊のための最大の課題は「核爆弾を地中深くに埋めるための穴掘り作業」でしたね。核爆弾も地中深くで爆発させればガス化した岩石が高圧を生んでくれますが、表面での圧力は期待できない・・・点では質問者さんのお考えのとおりでしょう。

さてさて、いかがでしょうか。お役に立てば幸いです。

注;核爆弾は通常、地表面から離れたところで爆発させます(広島・長崎では地上数百m)。
これは核爆発のエネルギーが熱・熱線であることから、高い場所のほうが敵に与える効果(嫌な表現・・・汗)が大きいためでもありますが、
他方で、核爆弾は精密機械であるため「爆発の瞬間まで一切衝撃を与えてはならない」ことも要因です。
特に出力が大きく水爆の点火にも使われるプルトニウム爆弾はきわめてデリケートな「爆縮」という方法でないとうまく爆発せず、わずかな歪みでも出力が1/100、1/1000になってしまうため、通常の爆弾のように「必要があれば貫入させてから爆発」という方法がとれませんので、クレータなど地表・地中へ与えられる衝撃は限定的なものになります・・・。
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大爆発とはどんな状況か、という問題はありますが、確かに映画に出てくるような光景にはならないでしょう。


しかし、スペースガードで検討されている、小惑星の軌道を変更する方法というのは、ミサイルで爆破とは少し違います。
目標の小惑星から離れた場所で核爆発を起こし発生する熱、つまり電磁波ですね、これで小惑星の表面を加熱する。すると小惑星の表面が蒸発する、アブテーションといいます。この時、飛び出した物資の反作用で小惑星が加速される、天然ロケットになるわけです。
この場合、核爆弾は小惑星表面を加熱するヒーターとして利用されるわけです。爆弾である必要性はありません。レーザー光で加熱する方法も同様に検討されています。

>岩石を高温ガス化するほどの超高温が出せるものですか?
種類によりますが小惑星の多くは水分をある程度含みます。水分に限らず、沸点の低い物質が含まれます。そうした成分が、天然ロケットの推進剤になってくれます。おそらく、岩石も一部昇華するでしょう。どの程度加速できるかは、小惑星ごとに研究するしかありません。
個人的には核爆弾方式は、有効性に乏しいのではないかと思います。
1度きりのチャレンジになり、微調整が利かないからです。

また、軌道を変える場合も、劇的な加速というのは不要です。
たとえば、20年後に小惑星が地球に衝突するとなった場合を考えます。
この場合、静止した地球に、小惑星が一直線に、20年間進行してぶつかるというモデルで考えます。地球の投影図は半径約6378kmの円になので、この中心にぶつかるなら、小惑星の軌道を20年間かけて、本来の進路の垂直方向に6378km移動させれば良いことになります。約319km/年で、秒速1cmになります。
小惑星の質量が分かれば必要なエネルギーが計算できます。あとは、核爆弾の熱の何%が運動エネルギーになるかを計算すれば良いことになります。
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No.5 です。



>はい、で、それが何か?

「爆風」は高温による気体分子の運動エネルギーであり、空気・気体がなければそれが「隕石の破片、分子」の運動エネルギーになります。

核爆発のエネルギーが、それらの運動エネルギーになることは変わりません。
そこにどんな物質が存在しているかだけの違いです。

原子炉の中には「気体、空気」は存在せず、「水分子」(蒸気)の運動エネルギーがタービンを回して発電します。
核エネルギー→水分子の運動エネルギー→タービンの回転運動エネルギー→電気エネルギーに変換されて行くわけです。

宇宙空間の隕石であれば、「核エネルギー→隕石(の破片)の運動エネルギー」に変換されます。
そうでなければ、核爆発のエネルギーはどこに行くの?
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No.4の回答のお礼への返答です。



・・・

え?
爆弾の仕組みや作用を知らないの!!
いや、ちょっと予想外だったわ。

爆風は爆弾内部で発生したガスの膨張ですよ。
ええ、爆弾に封じ込められている物質の膨張です。

火薬を使った爆弾は、火薬が燃えることで気体を発生させ内部の圧力が上がり、容器が内側からの圧力耐え切れず壊れ、内部で生じた「ガス」が ”爆発的な” 風圧で解放され、その作用で容器の破片が飛び散るのです。

で、核爆弾は火薬ではなく核分裂による膨張です。
火薬が燃えるときの燃焼伝搬速度よりも核分裂の伝搬速度の方が早く、尚且つ圧力が高くなる。
で、容器を壊しながら「ガスが容器の破片と一緒に飛び散る」わけです。

爆風が無いと答えていらっしゃるかたもいますが、そんなことは無いんですよ。
それに壊れた爆弾の容器の破片も相当な運動エネルギーを持っていますので、
障害物に当たればそれなりの被害を与えることになります。
実際、爆弾や手榴弾、そして対人地雷は爆風(爆圧)と容器の破片で対象を殺傷する兵器です。

・・・

そんなわけで「飛び散るガスや容器の破片」を遮るものの無い宇宙空間では威力が増す。
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>岩石を高温ガス化するほどの超高温が出せるものですか?



出せます。下記のURLの記事の表を見ると、10⁵(10万℃)が広島原爆爆発10ミリ秒後のおよその温度。
10⁸(4億℃)が大型の水素爆弾の中心部の温度。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%BA%A6 …
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質問者さんの了解通りです。

 核兵器の威力は、熱、爆風、放射線によるものです。 このうちで爆発直後に一番広範囲に破壊をもたらす爆風は空気のない宇宙空間では、そもそも起きません。 放射線は生物には有効でも、隕石には意味がありません。
宇宙空間では核弾頭は、一瞬高熱を出す熱源位の意味しかありません。
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この回答へのお礼

ですよねえ…

お礼日時:2022/04/03 15:54

「熱」とは「分子の運動エネルギー」です。

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この回答へのお礼

はい、で、それが何か?

お礼日時:2022/04/03 15:54

んーと。


実際に爆発させたところ、地上や地下や水中とは違い、爆風を妨げるものが無いため威力は上がるということです。
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この回答へのお礼

だから、その爆風はなぜ生じるのですか?

お礼日時:2022/04/03 15:54

「逆シャア」でロンドベル隊が、アクシズ落としに対してそんなことをやってましたねw


地球環境に悪影響を及ぼす規模の隕石なら核兵器ごときで軌道を反らすことなどムリだし、
核兵器で、破壊できる程度なら、大気圏突入時点でほぼ燃え尽きるのでは?
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この回答へのお礼

まあ、ガンダムシリーズに科学検証を求めても…。

お礼日時:2022/04/03 15:55

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