Dinge Erklärt – kurzgesagt

Wendet man die Figur oben auf eine höhere Sprengkraft an, führt das zu erheblicher Ungenauigkeit. Der thermale Radius hängt stark von der Dichte des Waldes, der Luftfeuchtigkeit und dem Vorkommen von schnell entflammbarem Material ab. Auch höhere Emissionen, die durch einen längere Zeitspanne hervorgerufen werden, haben einen Einfluss auf das Ergebnis.

Für eine Sprengkraft von 10⁴ Kilotonnen gibt die Kurve einen thermalen Radius von 20 Meilen (32 km) an. Rechnet man diesen Radius hoch auf unsere 3.000 Megatonnen TNT ergibt das Radius von 214 km:

32 km *(3000 MT/10 MT)^(1/3) = 214 km

#Rechnungen aus der Excel–Tabelle

Wir haben alle Angaben zu durchgeführten Atombomben–Tests mit unterschiedlicher Sprengkraft in einem Excel-Sheet zusammengetragen, geplottet und dazu eine Fitfunktion erstellt. Die Tabelle ergab einen Radius von 241,3 km.

Diese Angaben sind allerdings immer noch sehr konservativ, da sie nicht davon ausgehen, dass die Explosion in einem Wald stattfindet. Es ist anzunehmen, dass der Radius, in dem Lebewesen zu brennen anfangen, größer ist als es unsere Rechnungen ergeben haben, da das Holz den Effekt noch verstärkt. Deshalb haben wir uns entschieden, die Zahl leicht zu erhöhen.

– Die Explosion geht buchstäblich um die Welt, denn die Druckwelle umrundet die Erde in den nächsten Wochen viele Male.

Zum Vergleich: Die Eruption des Krakatau war noch in einer Entfernung von 5.000 km zu hören und die Druckwelle war noch fünf Tage nach der Eruption zu messen und ging 3,5-mal um den Planeten. Da unser Bomben–Haufen 15-mal mächtiger ist, können wir davon ausgehen, dass die Druckwelle bei einer linearen Abschwächung mindestens drei- bis zehnmal so oft um die Erde geht.

#Als der Krakatau die Welt erschütterte, 2019

https://www.br.de/themen/wissen/vulkan-krakatau-vulkanausbruch-geschichte-vulkanismus-100.html

#The Sound So Loud That It Circled the Earth Four Times, 2014

http://nautil.us/blog/the-sound-so-loud-that-it-circled-the-earth-four-times

– Millionen Tonnen von verbranntem Trümmern werden in die Atmosphäre katapultiert.

Bei einer Explosion direkt auf der Erdoberfläche werden rund 8% der Energie in den Boden geleitet. Deshalb wird so viel Erdmasse in die Luft katapultiert. Wieviel Erdmasse genau, hängt von der Sprengkraft der Bombe, der Höhe der Explosion, dem Vorrichtungsbau und der Eigenschaften des Bodenmaterials ab.

Ungefähr lässt sich die Masse an Schutt berechnen, indem man das Volumen des Kraters ermittelt.

Unser erster Experte hat das wie folgt getan:

Die Tiefe eines Kraters beträgt ca. 5% seines Durchmessers. Das ergibt bei einem 10km breiten Krater eine Tiefe von ca. 500m. Das Volumen des Kraters wäre 160km³. Wir haben es also mit mehreren Hundert Milliarden Tonnen bewegter Erde zu tun. Da ist es durchaus plausibel, dass ein paar Millionen Tonnen Schutt (0,001%) aufgeschleudert werden.

Unser zweiter Experte ging von einem Krater von 100m Tiefe aus. Er kommt bei einer Dichte von 1000kg/m2 auf 10 Milliarden Tonnen, die in Bewegung gesetzt werden. Das meiste davon bleibt in der Nähe des Kraters.

#Effects of Nuclear Earth-Penetrator and Other Weapons

https://www.nap.edu/read/11282/chapter/7

Bei kleineren Bomben-Tests war die Masse an verbranntem Schutt ungefähr so groß wie die Masse an TNT-Äquivalent.

– Der Atompilz reicht bis in die höchsten Schichten der Stratosphäre.

Wir haben die Angaben aus der Figur unten ein paar Größenordnungen höher gerechnet.

#Glasstone and Dolan: The Effects of Nuclear Weapons, 1977, Page 33, Figure 2.16

http://www.dtra.mil/Portals/61/Documents/NTPR/4-Rad_Exp_Rpts/36_The_Effects_of_Nuclear_Weapons.pdf

– Ein kleiner 10 Kilometer breiter Krater hat sich gebildet.

Glasstone and Dolan geben für eine 1 Kilotonnen Bombe einen Krater von 60 feet (18m) an.

Rechnet man das auf unsere Bombe hoch, ergibt das einen Radius von 2,6km:

60ft * (3e9/1e3)^(0,3) = 2,6km Radius.

Lokale geologische Bedingungen machen das Ergebnis jedoch relativ ungewiss.

Alternativ können wir den Durchmesser unseres Kraters vom Krater des Chicxulub ableiten. Der hatte einen Durchmesser von 150km bei einer Sprengkraft von 30 Terratonnen.

150*(3e13/3e9)^(0,3) = 10km-Durchmesser

#Assessments of the energy, mass and size of the Chicxulub Impactor, 2014

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1403/1403.6391.pdf

Die Sprengkraft unseres Bombenhaufens ist um ein Vielfaches größer, was zu einer erheblichen Ungenauigkeit führt. Mit Sicherheit lässt sich nur sagen, dass der Durchmesser unseres Kraters zwischen 5 und 10km liegt. Lokale, geologische Bedingungen und die relative Krümmung der Erdoberfläche machen das Ergebnis noch ungenauer.

#Nuclear Bursts and Fallout Overview, 2001

https://www.nap.edu/read/11282/chapter/7

#Glasstone and Dolan pg 255 Fig 6.72a and sec 6.72

http://large.stanford.edu/courses/2016/ph241/xu1/docs/glasstone.pdf

– Ein Bereich von mehreren Kilometern rund um den Krater wird sofort unbewohnbar.

Hier sind wir bewusst etwas vager geblieben.

Ohne genauere Kenntnis über die thermonukleare Beschaffenheit aller Atombomben der Erde (abgesehen vom US-Arsenal), ist es fast unmöglich die Auswirkungen genauer abzuschätzen. Bereits ein paar “Salted bombs”(dt. gesalzene Bombe: Eine Kernwaffentechnik, die die Wirkungsdauer von radioaktivem Niederschlag verlängert) würde das Ergebnis um einige Größenordnungen verändern.

Die Nukemap gibt für eine 100.000 Megatonnen Bombe einen Strahlungs-Radius von 7km an. Multipliziert man das Ergebnis mit 3,1, ergibt das einen Radius von 21,7km

#Nukemap

https://nuclearsecrecy.com/nukemap/

Unsere eigenen Rechnungen haben einen Durchmesser von 60km ergeben. Deshalb haben wir uns für „mehrere Kilometer“ entschieden.

– Genau so wie alles, das sich für hunderte Kilometer in Windrichtung befindet.

#Nukemap

https://nuclearsecrecy.com/nukemap/

(Stellt man den Wind ein, kann man sehen, wie weit die Strahlung vom Wind getragen wird.)

– Die weltweite Konzentration von radioaktivem Material in der Umwelt verdoppelt sich voraussichtlich.

Es war nicht leicht die Konzentration von radioaktivem Material zu errechnen, aber das haben unsere Experten gesagt:

Es ist sehr schwierig das zu errechnen ohne genaue Angaben über die Zusammensetzung und Sprengkraft der Bomben zu haben.

Radioaktive Verschmutzung entsteht hauptsächlich durch Spaltungs-Material. Moderne Waffen (wie z.B. W76, W87 und W88) sind thermonukleare Waffen, bei denen die hohe Sprengkraft durch die Schmelzung erzeugt wird und nicht durch die Spaltung. Neuere Waffen hinterlassen deshalb weniger nukleare Abfallprodukte als ältere, die ihre Sprengkraft durch die Spaltung erhalten. Sie sind sozusagen „sauberer“.

Der Begriff „radioaktives Material“ beinhaltet alle radioaktiven Materialien und nicht nur diejenigen, die bei der Detonation einer Atombombe anfallen.

https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-662-03610-5_17

Diese Quelle schätzt für alle durchgeführten Atombomben-Tests eine insgesamte Sprengkraft von 500MT. Seitdem diese Tests durchgeführt wurden (hauptsächlich während des kalten Krieges) hat sich der Gehalt radioaktiver C14-Atomen verdoppelt. Demnach würde die Zündung unserer Bombe den Gehalt von radioaktivem Material, der durch Atombomben verursacht wird, versechsfachen.

Da ein Großteil der Strahlung aber aus anderen Quellen stammt, lässt sich grob abschätzen, dass sich die Gesamtmenge an radioaktivem Material verdoppelt.

#Soviet Nuclear Weapons, 1997

http://nuclearweaponarchive.org/Russia/Sovwarhead.html#

“It (Tsar Bomb, with a yield of 50 Megatonnes) would have increased the world's total fission fallout since the invention of the atomic bomb by 25%”

#Glasstone and Dolan, The Effects of Nuclear Weapons, 1977

http://large.stanford.edu/courses/2016/ph241/xu1/docs/glasstone.pdf

– Einige der Teilchen verbleiben an der Grenze zum All und verursachen einen nuklearen Winter, der die Temperatur auf der Erde für einige Jahre um ein paar Grad senken könnte.

Die Grafik zeigt den Effekt eines nuklearen Krieges, der mit einem Arsenal von Atomwaffen geführt wird, wie sie im SORT (Strategic Offensive Reductions Treaty) festgelegt wurden. Das sind aber nur 6% der 70.000 Atombomben, mit denen wir gerechnet haben.

#Environmental consequences of nuclear war, 2008

http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/ToonRobockTurcoPhysicsToday.pdf

– Nach der aktuellen Ressourcenkenntnis geht man von ca. 35 Millionen Tonnen Uran aus, die sich noch in der Erdkruste befinden.

#International Atomic Energy Agency: Global Uranium Resources to Meet Projected Demand

https://www.iaea.org/newscenter/news/global-uranium-resources-meet-projected-demand

– Das wäre zu vergleichen mit dem Asteroiden, der das Zeitalter der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren beendet hat – aber in nuklear.

#Bralower et al. Geology 26(4), 1998

https://web.archive.org/web/20071128093102/http://www.geosc.psu.edu/people/faculty/personalpages/tbralower/Braloweretal1998.pdf

Unser Bomben-Haufen hat eine Sprengkraft von 10.000.000 Hiroshima-Bomben (15.000 Tonnen TNT-Äquivalent). Das sind 150.000.000 Megatonnen TNT.

Die Angaben über die Auswirkungen des Chicxulub variieren zwischen 100.000.000 Megatonnen und 14.000.000.000 Megatonnen TNT-Äquivalent.

Der Unterschied zwischen den beiden Angaben ist also sehr groß aber die kleinere Zahl wird häufiger angegeben, deshalb lässt sich durchaus sagen, dass unsere Riesenbombe ungefähr die Sprengkraft des Chicxulub hat.

– Unser Haufen explodiert mit einem Feuerball, der so weit in den Himmel reicht, dass man ihn etwa von halb Südamerika aus sehen kann.

Allein die Zar-Bombe erzeugte einen Atompilz, der 67km in die Höhe ragte. Der Abstand des Horizonts (mit dem Satz des Pythagoras) lässt sich wie folgt errechnen:

6400km * cos^-1(6400 / 6467) = 1000km.

Zwischen den beiden am weitesten entfernten Punkten Südamerikas beträgt die Länge ungefähr 5.000km. Somit ist der Feuerball über der Hälfte des Amazonasbeckens zu sehen. Von einer leichten Erhebung aus lässt sich der Feuerball auch von weiteren Entfernungen aus sehen. An der Südspitze oder westlich der Anden kann man ihn jedoch nicht sehen. Von dort aus sieht man allerdings den verfärbten Himmel, ähnlich wie bei einem Sonnenuntergang.

#Soviet Nuclear Weapons

http://nuclearweaponarchive.org/Russia/Sovwarhead.html#

Die Zar Bombe erzeugte einen 67 km hohen Atompilz.

#Glasstone and Dolan, p34. figure 2.16

http://large.stanford.edu/courses/2016/ph241/xu1/docs/glasstone.pdf

– Die Energie ist so gigantisch, dass der Boden wie Wasser spritzt und sich ein hundert Kilometer breiter Krater bildet.

#Glasstone and Dolan pg 255 Fig 6.72a and sec 6.72

http://large.stanford.edu/courses/2016/ph241/xu1/docs/glasstone.pdf

#Bralower et al. Geology 26(4), 1998

https://web.archive.org/web/20071128093102/http://www.geosc.psu.edu/people/faculty/personalpages/tbralower/Braloweretal1998.pdf

– Manches davon verlässt die Erde für immer

#Environmental consequences of nuclear war, 2008

http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/ToonRobockTurcoPhysicsToday.pdf

#Nuclear Bursts and Fallout Overview, 2001

https://www.nap.edu/read/11282/chapter/7

“Die Wolke einer Bodenexplosion mit einer Sprengkraft von 500 Tonnen könnte ein paar Kilometer in den Himmel reichen, während sich die Wolke einer Explosion mit 1 Megatonnen Sprengkraft in der Stratosphäre bei ca. 20 km stabilisieren würde. Eine 500 Tonnen Bodenexplosion würde ca 500 Tonnen nuklear verseuchten Staubs in die Luft schleudern und bei einer 1 Megatonnen–Bombe wären es bis zu 300,00 Tonnen.”

Rechnet man das auf unsere Bombe hoch [500 Tonnen (W/500 Tonnen TNT Äquivalent)^(1/3) also 500*(3e9/500)^(1/3)] wären das ca. 90,000 Tonnen und das scheint immer noch eine eher konservative Angabe.

– Die Erdkruste läutet wie eine Glocke während die Erde von den stärksten Erdbeben erschüttert wird, die wir jemals registriert haben.

Bei Erdbeben beschreiben viele Zeugen ein Geräusch, dass dem Läuten einer Glocke ähnelt. Bei einer Explosion dieser Größenordnung wäre das ähnlich.

#New study explains source of Earth’s mysterious ringing, 2015

https://blogs.agu.org/geospace/2015/04/07/new-study-explains-source-of-earths-mysterious-ringing/

#Strange waves rippled around the world, and nobody knows why, 2018

https://www.nationalgeographic.com/science/2018/11/strange-earthquake-waves-rippled-around-world-earth-geology/

#Nobody knows why the Earth just rang like a bell, 2018

https://nypost.com/2018/11/29/nobody-knows-why-the-earth-just-rang-like-a-bell/

#Chixculub Impact Event

https://www.lpi.usra.edu/science/kring/Chicxulub/regional-effects/

#Comparison of earthquake energy to nuclear explosion energy, 2000

http://www.jclahr.com/alaska/aeic/magnitude/energy.txt

– Der darauf folgende nukleare Winter könnte Jahrzehnte andauern und das Aussterben jeder größeren Tierart – Menschen inklusive – zur Folge haben.

#Die nukleare Nacht. Die langfristigen klimatischen und biologischen Auswirkungen von Atomkriegen, 1985

https://www.amazon.de/langfristigen-klimatischen-biologischen-Auswirkungen-Atomkriegen/dp/3462016741/ref=sr_1_21?s=books&ie=UTF8&qid=1547116622&sr=1-21&keywords=Carl+Sagan&refinements=p_lbr_books_authors_browse-bin%3ACarl+Sagan

Diese Kurve zeigt die Auswirkungen einer Bombe aus dem ersten Beispiel (3.000.000.000 Tonnen TNT–Äquivalent). Eine Explosion, die dem Chicxulub ähnelt, würde mit ziemlicher Sicherheit den Himmel über der gesamten Erde für Monate, wenn nicht sogar Jahre verdunkeln. Das würde dann zu einem wortwörtlich globalen Winter führen.

#Nuclear winter revisited with a modern climate model and current nuclear arsenals: Still catastrophic consequences, 2006

http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/RobockNW2006JD008235.pdf

#Wikipedia-Artikel „Nuklearer Winter“

https://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearer_Winter#cite_note-1