お世話になっております。horagaiです。
ちょっとした疑問なのですが、宇宙で原爆(または水爆)を爆発させたら
周囲への影響はあるのでしょうか。
地球上では大気があるので瞬間的な高温で膨張した空気が物理的、熱的な
エネルギーを周囲に伝播させ、大規模な破壊をもたらすわけですよね。
宇宙ではエネルギーを伝播する空気がないので、爆心のそばに他の物体
例えば宇宙船などがあっても無傷のような気がしますが。
もちろん放射線や電磁波は空気の有無に関係なく放出されますが、核爆弾の
爆発の際に生じる電磁エネルギー(赤外線、可視光線、紫外線、X線、γ線等)
や放射線(α線、β線、中性子線等)はそれだけで周囲の物体に物理的破壊を
もたらすほどの総和量および密度を持つものでしょうか
(生物への影響はここでは考えないことにします)

また核反応で生じる放射能物質はどうなるのでしょう。地球上なら空気と
ともに外側に流れていくわけですが、宇宙では?その場に留まる?
それとも運動エネルギーを与えられて四方八方に飛んで行く?
その場合それが地球上での空気の役を果たすのでしょうか
それにしても量的に見て空気の膨張ほどの影響力はないように思えます。

地球に衝突しそうな小惑星を見つけたら核ミサイルで破壊してしまう、
という計画もあるようですが、上のことを考えるとそんなことがうまく
行くのか?という疑問が起こります。
それともミサイルをぶつけた時の衝突エネルギーだけで破壊しようと
いうのでしょうか。それなら核ミサイルでなくてもよさそうですが。

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A 回答 (6件)

補足します。



1.まわりに物がない場合。
放射線は基本的にどこまでも飛んでいきます。例えば、太陽から地球にとどく放射線によって、地球上で磁気嵐が起きますし、オーロラがみえるのもこのためです。

2.近くに物があるとき。
放射線を物が吸収して、その段階で熱エネルギーにかわり、高温になって爆発します。この場合、普通の物であれば、この物の爆発は、熱膨張もしくは化学反応によるものと考えられます。ただし、この段階で、結局は、核エネルギーが、熱エネルギーに変換されるので、元のエネルギーが電磁気的(化学的)エネルギーであった場合とは比較にならない程大量の熱エネルギーが発生します。

3.近くに空気があるとき。
衝撃波が伝わります。放射線は空気によってある種のものは吸収され減少します。

この回答への補足

御回答ありがとうございます。

皆様の回答のおかげで大分感じが掴めてきました。
(1)地球上だろうと宇宙空間だろうと爆発の際に解放されるエネルギーの
   総和は同じ(これは当然ですね)
(2)爆発の際のエネルギーは微粒子(爆発物のカケラ)の運動エネルギーや
   放射線・電磁エネルギーの形で放出される。

(3)-(i)放射線や電磁波のエネルギーは「近くの」物質に吸収され、熱エネルギー
     に変わり、その物質を破壊する。
(3)-(ii)「近くの」物質が金属であれば誘導電流による熱も発生する。
(3)-(iii)しかしこれらのエネルギー密度は爆心からの距離の2乗に反比例するので
     あまり「遠く」まで大きな破壊力を持つことはない。
(3)-(iv)またこれらのエネルギーの一部は地球上であれば大気に吸収されて減衰する。

(4)-(i)微粒子の運動エネルギーとして放出されるエネルギーは放射線・電磁エネルギー
     として放出されるエネルギーに比べるとはるかに少ない。
(4)-(ii)しかしそれはどんなに「遠く」までいっても衝突すれば確実に物理的破壊
     をもたらす(穴をあけるという程度ですが)という意味では無限に遠くまで
     破壊力を持つといえる。
(4)-(iii)ただし粒子の密度はやはり距離の2乗に反比例するので、「遠く」では
     そのような粒子に衝突される確率は急速に小さくなる。
     また地球上であれば空気抵抗により減衰する。

(5)地球上では放射線エネルギーが周囲の大気に吸収されて熱膨張を引き起こし、
   それが衝撃波となって「遠く」まで破壊力を伝える。
   すなわち大気は、エネルギー密度が高い状態のままでは遠くに届きにくい
   放射線・電磁波エネルギーを、効率良く(エネルギー密度を下げないで)
   「遠く」に伝えるための媒体になっている。

とこんな感じの理解でよろしいでしょうか。本質的に間違って理解している部分
がありましたらご指摘いただきたいと思います。

補足日時:2001/11/07 14:41
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素人、再登場です・・ちょっと気になったもんで・・



>(3)-(i)放射線や電磁波のエネルギーは「近くの」物質に吸収され、熱エネルギーに変わり、その物質を破壊する。

の部分ですが、
広島型原爆の場合(ウラン 約900g)の核分裂エネルギーにおいて発生する放射線及び熱線は。
1 中性子線
2 γ線
3 熱線(赤外線)
4 可視光線

*3,4は電磁波の1種ではありますが・・・

中性子線は瞬間的なものですから、別としまして、γ線は数十秒間持続します
また、この核反応により直径数百メートル程度の火球が発生します、表面温度は数千度~1万度程度です。

これに伴い赤外線と可視光線が放出され、この持続時間は反応から0.数秒後から、約5秒~10秒程度です。

ここまでは、真空中だろうが、空気中だろうが関係無いです・・

空気中の場合、この急激な超高気圧の発生に伴い、衝撃が発生し、この先端スピードが音速を超える事でいわゆる、ソニックウェーブが発生し被害を拡大します(推定風速400m/sec)。
広島の場合は爆心地から10kmの地点まで被害が及んでいます。


・・ということで、熱エネルギーは赤外線で、広島でも数キロ先の人まで、この熱線で即死ですから、温度拡散しない真空中では損失が少ない分、熱影響は大きいでしょうね・・・

電子レンジのマイクロウエーブ的な要素も当然ありますが、赤外線の方が影響は大きそうです・・(間違ってたりして・・・)
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この回答へのお礼

いろいろとありがとうございました。これ以上回答がないよう
ですのでそろそろ締めさせていただきます。

お礼日時:2001/11/13 16:13

宇宙空間での核爆発。

実は、みなさん、よくご存知で毎日ご覧になっています。
実は、「太陽」がそれです。太陽が輝いているのは、話を一番簡単にしてしまえば、結局のところ、水爆が連続して爆発している状態なのです。つまり、水素原子が核融合を起こして、ヘリウムになっています。ですから、太陽は、「放射線」をいっぱい出しています。幸い、地球は大気に包まれているので、有害な放射線はカットされます。で、オゾンホールなどができると、有害な放射線が地球に直接降りかかってくるので問題になります。
もちろん、核爆発の規模にもよりますが、まずは、宇宙空間での核爆発(水爆)といったら、太陽です。そのほか、輝いている恒星では、ほとんど核爆発が起っていると考えられます。
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こんにちは。

deagle さん仰るように衝撃波もない事はないと思いますが・・・?

というのは爆弾を構成している物質は超高温で蒸発したり、粉々になった物が超高速で飛散しますよね。
その集団?が何かにぶつかった時にどう作用するでしょう?

もちろん距離の2乗に反比例して、その密度は減りますけど、スピードが速いですから、多少の範囲に影響力はあると思います。
実際に地球周回軌道のスペースシャトルの窓ガラスに、0.1g の塗料片が数ミリの傷を付けた実績があります。
地球周回程度のスピードが出ると、単に衝突しただけで、そのエネルギーで超高温になり、蒸発、宇宙船に穴を空けてしまうそうです。
国際宇宙ステーション計画の研究でも、数十グラムのゴミで10cm の鉄板に穴を空けてしまうそうです。粒子などが飛んだら結構怖いかもしれません。

あと、他の方が述べられていない事に、荷電粒子の働きがあります。これが大量に高速で動くと、大きな電流が流れたのと同じことですから、周囲に巨大な誘導電流を生じます。
核爆弾のEMP効果が有名で、電子機器を壊すそうですね。この働きは宇宙では大気がない分、荷電粒子を妨げる物がないので強いかもしれません。

>地球に衝突しそうな小惑星~は核爆弾で粉々にするんじゃなくて、そのエネルギーで軌道をそらせるのが目的と聞いたことがありますが・・・?

この回答への補足

御回答ありがとうございます。
>粒子などが飛んだら結構怖いかもしれません。
そうですね。「微小な穴だらけ」の状態にはなるかも知れませんが
はたして物体をまるごと破壊するほどの破壊力があるのかどうか…
宇宙船の場合は微小な穴一つでも大問題ですが

>周囲に巨大な誘導電流を生じます。
ということは金属であればその誘導電流によるジュール熱だけで
十分破壊され得る(というか蒸発してしまうほどの高温になる)ということでしょうか。

>>地球に衝突しそうな小惑星~は核爆弾で粉々にするんじゃなくて、そのエネルギー
>で軌道をそらせるのが目的と聞いたことがありますが・・・?
これは私の勘違いかも知れませんので気にしないで下さい(^^;

補足日時:2001/11/06 18:13
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 まず最初の質問。

放射線の影響はあるのか、ですが、もちろんあります(^_^;
 「ないわけがない」というところでしょうか。

 爆発というものは、それが起こった瞬間、2つのエネルギーが発生します。1つは、爆発自体がもたらす熱膨張による、いわゆる「爆発」です。
 それからもう1つは、急激な空気の膨張によってもたらされる「衝撃波」です。
 衝撃波は、「爆発の範囲外」へダメージを与えるエネルギーです。範囲内にはこれがなくてもダメージは行きます。

 宇宙ではこの後者が発生しないというだけで、それ以外は全く同じです。爆発のときに発生するエネルギーも同じです。
 もちろん、放射性物質の拡散も起こります。空気抵抗がないので永久に広がっていきます。
 ただし、充分に低濃度にまで拡散していれば、大気にさえぎられて地上に降り注ぐことはないでしょうが、宇宙で核実験を行うときは、地上に降り注がないよう安全マージンを考えて爆発させる必要があります。

この回答への補足

御回答ありがとうございます。
>爆発自体がもたらす熱膨張による、いわゆる「爆発」です。
そうですね。ただその「熱膨張」がよくわからないのです。大気があれば
大気も熱膨張するのでそれが「衝撃波」になるわけですが、
宇宙空間では熱膨張するものは爆発物それ自身しかありませんよね。
それによる破壊力は衝撃波の破壊力に比べてかなり小さいように思えるのですが。
少なくとも地球上と違って「爆発の範囲外」には影響は及びにくいように
思うのですがどうなのでしょう。

補足日時:2001/11/06 17:51
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専門的な回答は・・やはり専門家に任せるとして



まず
>大気があるので瞬間的な高温で膨張した空気が物理的、熱的なエネルギーを周囲に伝播させ、大規模な破壊をもたらすわけですよね。

原爆の熱エネルギーは確か光だったような・・いわゆる吸収熱であって、伝導熱ではなかったような・・

たとえば、太陽は核融合していますよね・・
馬鹿でかい水爆みたいなもんですが・・このパワーがどのくらいあるかは御存知の通りで・・

放射線もでてますし、熱もですよね・・


放射線については他の方にお任せですーーゥ!!

この回答への補足

御回答ありがとうございます。
私の疑問は宇宙空間においては熱エネルギーを伝える媒体(大気)がないのに
周囲に大きなエネルギーを伝播出来るのだろうかということです

>原爆の熱エネルギーは確か光だったような・・いわゆる吸収熱であって、
>伝導熱ではなかったような・・
ということは宇宙空間での核爆発のそばにおかれた物体は、電子レンジの中に
おかれた食品のように電磁エネルギーを吸収することでそれ自体が発熱して
破壊されるということでしょうか。

補足日時:2001/11/06 17:10
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