Por que uma explosão nuclear cria uma nuvem de cogumelo?

2 meses ago
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Uma explosão nuclear / atômica cria uma nuvem de cogumelo porque a bomba detonadora libera repentinamente uma grande quantidade de calor rapidamente, o que interage com o ar mais frio ao redor e o torna menos denso. A bola de fogo gigante é extremamente quente, que se eleva rapidamente no ar, criando um vácuo que é rapidamente preenchido pelo ar circundante, formando uma nuvem de cogumelo no processo.

Se você já viu imagens de explosões nucleares na Internet, provavelmente observou algo intrigante sobre elas: independentemente do tipo de explosão ou onde elas ocorrem, todas parecem formar uma ‘nuvem de cogumelo’ no céu. .

Explosão de guerra nuclear na nuvem cogumelo cidade

Crédito da foto: Razvan Ionut Dragomirescu / Shutterstock

Um aspecto notável das explosões nucleares é que elas são marcadamente diferentes das explosões regulares, ou seja, aquelas causadas por dinamites, granadas, mísseis etc. Então, por que as explosões nucleares causam formações tão dramáticas e consistentes no céu?

O que é uma nuvem de cogumelo?

Uma nuvem de cogumelo é uma nuvem icônica de fumaça / detritos que se forma no céu após uma explosão extremamente grande. Embora seja geralmente associado a uma explosão nuclear, uma nuvem de cogumelo pode ser formada após qualquer evento que resulte em uma liberação rápida de calor, como um vulcão, um incêndio florestal, um evento de impacto (uma colisão em grande escala entre objetos astronômicos) ou explosão particularmente poderosa (como aquelas causadas por bombas de vácuo).

Por que as explosões nucleares causam nuvens de cogumelos?

Uma explosão particularmente poderosa é acompanhada por uma liberação súbita de uma grande quantidade de calor. Esse calor interage com o ar circundante, tornando-o mais quente e menos denso, resultando no que é conhecido como instabilidade de Rayleigh-Taylor nos círculos científicos. Simplificando, diz que quando dois fluidos de diferentes densidades (e, portanto, sujeitos a diferentes acelerações) interagem, o fluido de isqueiro empurra o fluido mais denso.

Além da própria nuvem de cogumelo, a suspensão da água em cima do petróleo, as erupções vulcânicas, os jatos de vento que regulam o clima da Terra e as explosões de supernovas são alguns exemplos em que a instabilidade de Rayleigh-Taylor entra em ação.

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Um exemplo de instabilidade de RT na Nebulosa do Caranguejo, uma nebulosa de vento remanescente e pulsar de supernova na constelação de Touro (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)

Como mencionado anteriormente, a liberação repentina de energia após uma explosão aquece o ar circundante, que então começa a se expandir. A bola de fogo gigante criada nos estágios iniciais da explosão é incrivelmente quente, com temperaturas de até milhões de graus Celsius, o que é semelhante ao que você poderia esperar encontrar no meio do Sol!

Agora, o ar quente dentro da bola de fogo aumenta rapidamente no ar, criando um vácuo que é rapidamente preenchido pelo ar circundante, que também se expande e começa a subir. Esse processo continua por algum tempo, durante o qual a bola de fogo continua subindo rapidamente pelo céu.

À medida que a bola de fogo continua a subir, ela experimenta resistência do ar em cima dela, que a empurra para baixo. Isso leva ao achatamento do topo da nuvem, que então aparece como a tampa de um cogumelo. O gás deslocado, que está a uma temperatura mais baixa que o ar no centro da coluna, escorre pelas laterais da coluna, apenas para ser sugado de volta pela coluna ascendente para subir novamente.

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Essa é a razão pela qual as bordas da bola de fogo de uma explosão parecem estar se curvando constantemente. Como uma explosão nuclear ocorre em uma escala muito maior do que as explosões regulares, a bola de fogo que cria é proporcionalmente gigantesca.

Fim da jornada da bola de fogo

A bola de fogo continua a subir no ar até atingir o ponto em que o ar circundante não está mais frio. Isto é significativamente alto na atmosfera, ou seja, onde o ozônio aquece o gás circundante, absorvendo a radiação solar prejudicial. Quando o ar circundante não está mais aquecido que os gases na bola de fogo, o ar ascendente pára abruptamente e se espalha horizontalmente, formando um topo perfeito para a nuvem de cogumelo.

nuvem de cogumelo

A nuvem de cogumelo criada pela erupção do Redoubt Volcano em 21 de abril de 1990. Observe que o aumento do ar é interrompido abruptamente e se espalha horizontalmente após alcançar uma determinada altitude (Crédito da foto: Wikipedia.org)

Quão grande é uma nuvem de cogumelo nuclear?

Nuvens de cogumelos formadas como resultado de explosões nucleares podem ir a milhares de metros no céu, facilmente ultrapassando a altura do Monte. Everest – o pico de montanha mais alto do mundo.

A força das explosões nucleares é medida em Kilotons e Megatons de TNT. O equivalente TNT é geralmente usado para expressar a quantidade de energia liberada na explosão de uma bomba. Uma bomba é marcada para ter um rendimento de ‘1 Kiloton’ quando sua detonação libera uma certa quantidade de energia que é equivalente a detonar 1.000 quilos de TNT. 1 Megaton é equivalente a 1.000 Kilotons.

A explosão nuclear que ocorreu em Hiroshima, no Japão, em 1945, explodiu com uma energia de 15 kilotons.

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Nuvem de cogumelo do bombardeio atômico de Nagasaki, Japão, em 9 de agosto de 1945. As bolas de fogo causadas por explosões aumentam muito rapidamente pelo ar. (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)

Quais são as maiores explosões de bombas nucleares de todos os tempos?

Estas são as 3 explosões artificiais mais poderosas da história da humanidade (em ordem decrescente de sua força):

  1. A maior e mais poderosa explosão nuclear de todos os tempos ocorreu como resultado da detonação de Tsar Bomba , a arma nuclear mais poderosa já detonada na história da humanidade. Foi uma bomba russa que foi testada em 30 de outubro de 1961. Tinha um rendimento de 57 Megatons, que era cerca de 3.300 vezes mais potente que a explosão de Hiroshima!
  2. A segunda explosão mais enérgica ocorreu após a detonação da bomba nuclear B-41 – uma arma termonuclear implantada pelos Estados Unidos no início dos anos 1960. Seu rendimento foi de 25 Megatons.
  3. A terceira maior explosão nuclear ocorreu devido à detonação de outra arma termonuclear americana chamada Castle Bravo , que detonou com um rendimento de cerca de 15 Megatons em março de 1954. Essas foram as três explosões mais poderosas da história da humanidade.
explosões nucleares na história

Uma comparação de algumas das maiores explosões nucleares até a data

Como você pode ver, uma repentina, rápida e concentrada liberação de calor em um ambiente relativamente frio é o suficiente para formar uma nuvem de cogumelo no céu. Então, da próxima vez que você ver uma imagem de uma nuvem de cogumelo, não pule para a conclusão ‘deve ser a maneira nuclear’; pode ser apenas uma poderosa erupção vulcânica ou um furioso inferno florestal. Nenhuma dessas opções é ideal, mas é melhor do que um sinal de que o apocalipse nuclear já começou!

Referências:

  1. Cogumelo Nuvem – Wikipedia
  2. Instabilidade de Rayleigh-Taylor
  3. PopularMechanics
Por que uma explosão nuclear cria uma nuvem de cogumelo?
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