真空状態での爆発について

Question

ふと思ったことなんですが、真空状態のなかで時限爆弾などを爆発させた時って普通の空気がある状態と違った結果が出るのでしょうか？？あまり科学については詳しくないのですが、わかりやすく教えていただけたらうれしいです。

SCNK · Accepted Answer

＃１です。＃５の砲弾の外側の殻のことですが、ここで問題となるのは、殻が散らばって破片効果を発揮することであって、殻の機能の一つに過ぎません。

そもそも爆薬というのは、入れ物の中で爆発させないと、十分に反応する前に未反応分が散らばってしまうので、反応を完全に促進するという目的もあります。それにさらに重要なのは砲弾は航空爆弾やミサイル弾頭と違って発射時に大きな加速度が加わるため、硬い殻を持っていないと腔発を起こしてしまいます。したがって砲弾は、他のものに比べて殻の重量比が大きいのが特徴で、効果も破片効果が主になります。

ちょっと真空中の話しとはずれるのですが、手りゅう弾にも破片手りゅう弾と攻撃手りゅう弾があるのです。破片手りゅう弾は防御用で、弾殻にはギザギザの溝が走っています。防御の場合は、塹壕に入って投擲するので破片が自分に当たることはないし、せめてくる敵兵に広く効果を及ぼしたいので破片効果を増しているのですね。それに対し攻撃用手りゅう弾は、薄い金属か樹脂の入れ物でできていて、破片が少なくなるようになっています。攻撃時には敵が塹壕などの狭いところにいるので爆風だけで良いわけで、逆に投擲する方にすれば突撃しているのですから、自分に破片が飛んできてはまずいわけですね。この場合はどちらも空気中ですけど、なおさら真空中なら破片がないと遠くまで効果が広がらないことになるわけです。

真空や高高度用などの効果維持のための破片というだけなら、必ずしも砲弾のように硬い一体式の殻である必要はありません。ですから高高度用ミサイルの弾頭には、サイコロのようなものを並べていたり、コンティニューロッドといって、ロッドを折りたたんで爆薬の周辺に入れておき、爆発すると大きな輪となり、飛行機を切断するようにするものなどがあります。

地上用の兵器でも、一体式の殻では重くなるので、重量を軽くするため爆薬の周りにワイヤーを何重にも巻いたり（４０ミリ擲弾など）や、細かい鉄球を爆薬の前方に並べる（指向性地雷（クレイモア））などがありますよ。

kobe-kun · Answer

爆発と言う現象は、何かが燃えた場合、燃焼ガスの体積が急激に膨張することを言います。
これらの爆発エネルギーを有効に利用する場合、例えば砲弾などの爆発威力を高めるため、
その砲弾の外周は、重い金属などで囲んであるのが普通です。

砲弾の場合は、エネルギーを外部に有効に伝えるため重い金属を使いましたが、爆発圧力
の及ぼす効果と言う観点から考えれば、爆発物の周囲にある気体や液体の「質量や圧縮性」
の違いで、「爆発威力も異なってくる」と考えるのは極自然でしょう。

一例を挙げれば、昔魚雷で艦船を攻撃する場合、船体の側面に当て爆発させたようですが、
水面からの爆発の位置に余り距離が無く、爆発の力が「海面上に逃げ去る傾向」があり、
最近の魚雷攻撃では、「船体の真下で爆発させる方式」が、採用されているよう模様です。

魚雷の場合には、このように「水と言う、周囲の大きな質量と圧縮性の少なさ」を利用し、
爆発の効果を上げることも出来たわけですが、ここで、水と空気の「質量差や圧縮性の差」
を比べて見れば、その値も、桁違いに異なるものであることが分かると思います。

しかしそれ以上に、真空と空気の性質の差を比べれば、「真空には質量がありません」し、
圧縮性どころか、「圧力の伝達性そのものが無い状態」なので、水と空気の場合以上に、
その外部に及ぼす影響力に「大きな差がある」ことは、理解できるのではないでしょうか。

振られた「野球のバット」も、そのボールに当たってこそ打撃力が発揮できるものですし、
ボクシングの「パンチ」も、相手の体に当たってこそ、効果が発揮されることを考えると、
真空中での爆発は、まぁ俗に言う『 暖簾（のれん）腕押し 』の状態になるのでしょうね。

もっともその爆発時に、その極近くに居合わせたとすれば、燃焼ガスによる爆風の効果も、
十分に期待できそうですが、仮に「宇宙空間で使う何かの兵器」として考えた場合なら、
そもそも宇宙空間は広いですので、多くの場合効果の小さい方法となってしまいそうです。

8942 · Answer

煙が出ない事があげられると思います。　
空気中で物が爆発すると当然いろいろなかけらなどが
周囲に飛び散ったり、煙がモクモクと上がりますが

真空中での爆発例えば宇宙空間で宇宙船が爆発した場合
飛び散るものは全て四方八方へ等速直線運動で爆発当初の
初速を永遠に保ちながら宇宙の果て目指して飛び散ってゆきます。当然空気中なら煙となってモクモクする微粒子も同じように真直ぐ宇宙の果てに向かって初速を保ちながら爆心から遠ざかってゆきます。

　真空で重力のあるところなら飛び散ったもの全て
放物線を画いて飛び散ります。空気中で煙になる微粒子も
方物線を画いて地上に落下します。空気抵抗がないのでかなり遠くまで飛び散ると思います。　中には
衛生軌道を画いてその重力源の回りを回りつづける
物体もあったり、宇宙空間へ飛び出して帰って落ちてこないものもあるでしょう。

japonicus · Answer

爆発とは、一瞬で起こる急激な「燃焼」です。
だから酸素が無いと爆発しないのです。

けれども爆薬にはもともと多量の酸素が含まれていますので、この酸素が抜けなければ、たとえ真空中でも爆弾は爆発するはずです。

しかし火柱や炎が出る事はありません。パッと一瞬の閃光だけで終わるのではないでしょうか。
真空なので音も聞こえません。

Kon1701 · Answer

爆発は、化学反応により火薬が急激に体積を増やすことによりますが、大気中では衝撃波として伝わり、エネルギを伝えますが、真空中では気体等は存在しませんから、火薬から発生した気体でのみ、エネルギが伝わることになります。爆発による影響範囲、狭くなるように思います。

ついでですが、水中で爆発させた場合、水は圧縮されないので影響範囲は広いです。

SCNK · Answer

威力が大幅に低下します。反応ガスの膨張こそありますが、周囲の大気を圧縮、膨張させることによる衝撃波や爆風の効果は期待できません。したがってそのような場所で使用する弾頭には破片などの量を多めにします。

真空というわけではありませんが、高高度で使用する地対空誘導弾の弾頭にはそのようなものが多いです。

真空状態での爆発について

＃１です。

爆発と言う現象は、何かが燃えた場合、燃焼ガスの体積が急激に膨張することを言います。

煙が出ない事があげられると思います。

爆発とは、一瞬で起こる急激な「燃焼」です。

威力が大幅に低下します。

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　煙が出ない事があげられると思います。