¿Es la inmersión en un canal una buena manera de protegerse de un ataque nuclear?

Además de suponer que los sistemas de advertencia hacen sonar la sirena de ataque aéreo algún tiempo antes de la explosión real (lo que no debe darse por sentado), el escenario es muy poco realista.

Los efectos principales de una explosión nuclear son la onda de choque, la onda térmica y el pulso electromagnético. Sin embargo, estos están limitados a un radio de unas pocas a unas pocas docenas de kilómetros desde el centro de la explosión, dependiendo de si la bomba golpea el suelo o explota en el aire, la carga, la presencia de montañas, edificios altos, etc. Tenga en cuenta que la onda de choque resultante se propaga con velocidad supersónica. Por lo tanto, todo lo que esté dentro de un radio de unos pocos kilómetros del centro será destruido instantáneamente, no hay tiempo suficiente para saltar de una bicicleta. La onda térmica es igualmente letal; en particular, el agua en el canal podría simplemente evaporarse.

La radiación penetrante se propaga mucho más lejos. Aunque hoy en día la radiación se asocia comúnmente con la energía nuclear, no se consideró el factor principal cuando se creó la bomba, y no fue la principal causa de destrucción durante los dos bombardeos nucleares. Los efectos nocivos de la radiación se conocieron mucho más tarde; de ​​hecho, décadas más tarde, después de numerosas pruebas al aire libre en los campos de pruebas de Nevada . Aún así, en el caso de que uno sobreviva a la explosión, uno morirá más o menos lentamente por la enfermedad de la radiación.

Es ingenuo esperar sobrevivir a una guerra nuclear, un hecho ampliamente conocido hace unos 30 años, pero aparentemente olvidado (o nunca aprendido) en la era posterior a la Guerra Fría (ver Destrucción mutua asegurada ) .

Buena pregunta desde un punto de vista puramente físico. Aquí hay una respuesta que encontré de Karl Lembke, Supervisor, Inspectores de Calidad del Agua, Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles

En muchos casos, lo que se necesita para absorber o bloquear la radiación es mucha masa. El agua, aproximadamente una tonelada métrica por metro cúbico, es mucha masa. También es útil porque puede ver a través de él y asumirá la forma de cualquier recipiente en el que lo vierta, por lo que no tiene que preocuparse tanto por los espacios en el blindaje.

Para los rayos gamma, tiene tres mecanismos principales para absorber la radiación: el efecto fotoeléctrico, la dispersión de Compton y la producción de pares. A bajas energías de fotones, el efecto fotoeléctrico es importante y el agua es menos eficaz que, por ejemplo, el plomo. Pero si el espacio no es un problema, eso solo significa que agrega más agua. A energías de fotones más altas, la dispersión de Compton es bastante independiente del número atómico de la materia involucrada, por lo que el concreto se usa a menudo para proteger. Es más barato que el plomo. Lo mismo ocurre con la producción de pares cuando las energías de los fotones superan los 1,1 MeV.

El agua, o cualquier otra cosa que sea rica en átomos de hidrógeno, es excelente para detener los neutrones por colisión elástica. En una colisión entre un neutrón y un protón (un núcleo de hidrógeno), la mayor parte de la energía cinética puede terminar siendo transferida al protón, dejando al neutrón muy lento. En este punto, un neutrón puede ser absorbido por un núcleo atómico o, en su defecto, sufre una desintegración beta dejando atrás un protón y un electrón. (La vida media es de 10,8 minutos).

Pero en el análisis final, el agua es un buen escudo contra la radiación porque es relativamente pesada y se puede colocar una gran cantidad alrededor de una fuente de radiación por poco dinero.

Para su pregunta en particular, solo creo que necesitaría permanecer bajo el agua durante mucho tiempo hasta que la radiación se disipara.

Como se menciona en el comentario de mmesser, no veo ninguna razón para sospechar que es probable que se produzca un intercambio nuclear en el futuro previsible.

Para las explosiones en general, si vive lo suficiente para comenzar a tomar decisiones y no está atrapado en una tormenta de fuego, le preocupan las ondas de presión, la metralla y la caída de escombros.

Para las ondas de presión, estar detrás de algo sólido, duradero y cerca del suelo es bueno. Hacerte pequeño y taparte los oídos es bueno. Estar bajo el agua podría ayudar, no estoy seguro. Esto se aplica a cualquier explosión: estar cerca de una explosión accidental o de una bomba convencional es más probable que ser bombardeado. Si ve una explosión, no la mire y no intente huir: inmediatamente agáchese, colóquese detrás de algo, hágase pequeño y cúbrase los oídos hasta mucho después de escuchar el sonido.

Cuando se trata de metralla y escombros que caen, la distancia, estar detrás de algo sólido que no se puede convertir en metralla o explotar en escombros que caen, y estar cerca del suelo, son buenos. Tener cualquier tipo de barrera entre usted y los escombros que caen es bueno. (Es popular burlarse de "agacharse y cubrirse" como un placebo inútil, pero si ha visto una explosión y aún no está herido, la metralla y los escombros que caen son sus fuentes más probables de lesión y "agacharse y cubrirse" es su estrategia óptima de supervivencia. Una vez más, esto se aplica a cualquier explosión.)

Los peligros de ondas de choque y metralla se resuelven razonablemente bien con la pared de un canal a una distancia suficiente para estar fuera de la línea de visión del estallido de aire. (Resguárdese contra la pared más cerca de la explosión, hágase pequeño y cúbrase los oídos). Lo mismo ocurriría con una estación de metro/subterráneo, un paso elevado en una autopista, una estructura subterránea sin un edificio alto encima, o incluso estar en el extremo ladera de una colina y tan cerca del suelo como sea posible.

La mejor defensa contra los materiales peligrosos (incluida la lluvia radiactiva) es estar contra el viento. Probablemente valga la pena tomarse media hora para tener un plan: marque un par de sitios web con la dirección actual del viento predominante en su ciudad y conozca su ruta de evacuación en al menos dos direcciones. Una vez más, esto se aplica a las amenazas no nucleares, en particular los incendios forestales.

La exposición secundaria a objetos irradiados, especialmente metales, es un último peligro a considerar. La recuperación de objetos metálicos (oro, herramientas, armas) puede ponerlo inadvertidamente cerca de materiales radiactivos a largo plazo.

No creo que estar bajo el agua ayude contra el pulso ultravioleta de un arma nuclear (el agua es en su mayoría transparente a los rayos ultravioleta a profundidades de unos pocos metros, y de todos modos se calentaría a temperaturas letales), o contra la tormenta de fuego. Los relatos de la Segunda Guerra Mundial sobre tormentas de fuego infligidas por armas convencionales indican que los ríos no son un escape para las almas desafortunadas que lo intentaron. Puede protegerlo de la radiación gamma directa, pero si tiene quemaduras fatales, no importa cuál sea su dosis gamma.

No hay garantía de que un arma se dispare en un lugar específico en particular, o en un momento específico después de las sirenas, por lo que podría terminar corriendo en la dirección equivocada o encontrarse al aire libre en el peor momento. Para cualquier desastre importante, incluido un ataque nuclear, creo que probablemente sea mejor buscar refugio lo más cerca posible de donde sea que esté y esperar lo mejor, luego trabajar para alejarse y contra el viento del epicentro.

El agua transmite fácilmente ondas de choque, por lo que mientras esté bajo el agua y en una zanja lo proteja de la radiación infrarroja y gamma, la onda de choque aún puede matarlo, dependiendo de la distancia desde la explosión, la altitud de la detonación y el tamaño de la bomba.

Para una bomba de 1 Mt a una altitud elegida para un radio de explosión máximo, 4,4 millas o 7 km están justo fuera del área de destrucción total de la explosión: Wikipedia estima un radio de explosión de 6 km para una bomba nuclear de 1 MT. Al igual que con los tsunamis, habrá efectos del terreno y las estructuras que desvían y difractan la onda de choque, lo que lleva a desviaciones locales del promedio. Si bien desea estar en un canal que corre tangencialmente a la explosión y encontrar un lugar en la costa frente a la explosión para protegerse adicionalmente de la suciedad, sería desaconsejable estar cerca de edificios o debajo de puentes que pueden derrumbarse y enterrarse. usted bajo el agua, lo que limitaría la extensión de su vida útil a unos pocos minutos hasta que se agote el oxígeno, a menos que muera primero por el impacto mecánico.

El agua absorbe la radiación electromagnética en el espectro infrarrojo, por lo que estar bajo el agua es una gran idea para protegerse de ella. 7 km está dentro del radio de conflagración, según la misma fuente de Wikipedia. Evitar una conflagración instantánea es un buen primer paso hacia la supervivencia. No estoy seguro de si la energía absorbida es suficiente para calentar el agua de manera significativa; si es así, las capas superiores se calentarán más, por lo que cuanto más profundo te sumerjas, mejor, en caso de que no sea obvio, y no te entretengas cuando salgas.

La supervivencia a largo plazo depende de tantas contingencias que es imposible predecir. El más importante es que, considerando todo, bombardear tu ciudad probablemente no sea una casualidad, por lo que te encontrarás en medio de una zona de guerra nuclear que oscurece un poco tu perspectiva.

Pero se puede sobrevivir al efecto inmediato de la bomba nuclear, y estar bajo el agua debería mejorar las probabilidades. Los factores generales que determinan la supervivencia a medio y largo plazo son:

• Viento que transporta las lluvias radiactivas
• Equipo para protegerse
• Acceso a agua potable, alimentos y suministros médicos
• Disponibilidad de transporte para salir de zonas contaminadas e inhóspitas
• Según tu ubicación, la época del año y la climatología: Acceso al refugio

Cuando veas que los edificios a tu alrededor se iluminan, ya habrás recibido la dosis de radiación gamma. La dosis de neutrones no se queda atrás. Probablemente lleguen antes de tu tiempo de reacción después de la luz. La energía de los neutrones depende del diseño. Pero un arma de tritio-deuterio producirá un gran golpe de neutrones de 14 MeV que llegarán a aproximadamente un 5% de la velocidad de la luz.

Además, hay brillo del cielo. Tanto la radiación gamma como la de neutrones pueden dispersarse en el aire. Por lo tanto, recibirá una dosis de los edificios y el aire sobre usted.

La onda expansiva viene increíblemente rápido detrás de eso. A 6 km, es posible que no tenga tiempo de reaccionar antes de que lo alcance. Si saltaste al agua después de solo 0,25 segundos (un tiempo de reacción no tan malo), es posible que aún estés en el aire cuando golpee la explosión.

Así que el plan de esperar y saltar no es bueno. No tendría tiempo de beneficiarse de ninguna protección que pudiera obtener.

Sería mejor detrás de un movimiento de tierra sustancial. Digamos una colina que tenga al menos 10 metros de altura, más alta mejor. Y con la mayor parte del cielo bloqueado como sea posible. La tierra o la piedra bloquearán la radiación al menos tan bien como el agua. Y también bloqueará la onda expansiva. Si hubiera una pared de piedra grande y gruesa detrás de la cual pudieras refugiarte, eso podría darte alguna oportunidad. Una colina llena de árboles podría ser una mala elección, ya que podrían arder en uno o dos segundos.

Mejor aún sería un recinto de paredes gruesas con graznidos. Digamos un túnel subterráneo de al menos 10 metros bajo tierra, cuanto más, mejor. Y no correr hacia el centro de la ciudad. La onda expansiva bien podría encontrar el túnel. Tienes la preocupación de salir después, si hay muchos escombros en la entrada. Siempre existe la posibilidad de que el túnel se derrumbe debido a la explosión. Y cada conducto de ventilación va a estar desempolvando la lluvia radiactiva.

O tal vez vaya a quedarse con sus parientes en Outer Nowhere durante unos meses. De una forma u otra, esto va a llegar a un punto crítico bastante pronto.

También has olvidado que desde la zona cero, el agua se evaporará hasta cierto punto. Una vez que la presión se disipe, el agua regresará rápidamente al canal desde más arriba para tomar el lugar del agua evaporada, lo que probablemente lo acerque a la zona cero, piense en un tsunami cuando el agua fluya hacia atrás.

Respuesta parcial sobre: ​​cargas de profundidad, sonido submarino y ondas de choque

La gente ha comentado en varios lugares que estar bajo el agua puede empeorar los efectos de las ondas de choque porque es un fenómeno conocido que el agua transmite ondas de choque de alguna manera "más" que el aire, y el cuerpo humano contiene estructuras huecas llenas de aire (pulmones, senos paranasales) donde se depositará la energía. .

No confío en mi conocimiento, así que dudo en decir algo, pero creo que este es un error que no necesita que un experto lo corrija, y que quedará claro una vez que alguien lo piense. Esto también puede ser un poco largo, ya que me estoy hablando a mí mismo a medida que avanzo.

¿Qué está pasando con las cargas de profundidad?

El agua no hace que los sonidos sean más enérgicos por arte de magia. La energía es energía y la ley del cuadrado inverso es la ley del cuadrado inverso. Entonces, ¿por qué los submarinos o las ballenas pueden detectar sonidos a muchos kilómetros de distancia con gran claridad? ¿Por qué las explosiones submarinas son tan dañinas? ¿Por qué los clics de comunicación de las ballenas pueden ser dañinos para animales más pequeños como los humanos?

Primero, definamos daño en un lenguaje con el que podamos hacer física. El daño es algo que tiene que ver con la energía depositada en un objetivo mucho más rápido de lo que el objetivo puede disipar o irradiar energía. Las estructuras físicas en el objetivo se pueden aproximar como equilibrios de energía localmente estables. Romperlos significa empujarlos desde ese equilibrio, hacia arriba y sobre el borde de un pozo de energía.

La forma en que aplica la energía afecta la rapidez con la que se disipa o irradia; por ejemplo, disparar un pulso láser de alta potencia a alguien podría vaporizar parte de su piel, pero el vapor se llevará la energía tan rápido como se introduzca, por lo que el la lesión será superficial. Disparar una bala de energía equivalente a la persona romperá los huesos y romperá los órganos, porque no hay ningún mecanismo para que la energía escape tan rápido como la bala la está introduciendo, excepto a través de la herida de salida con lo que queda de la bala. Por el contrario, un lanzador de secundaria que lanza una pelota de béisbol a una persona tiene el mismo mecanismo (impacto físico de un objeto mayormente rígido) y la misma energía que una bala de pistola (alrededor de 500 julios). Pero aplica la energía mucho más lentamente debido a su velocidad mucho más baja. Incluso si golpea un rígido,

Las ondas de presión depositan energía en un objetivo. Por lo tanto, podemos inferir que, en igualdad de condiciones, más energía en menos tiempo significa más daño.

Como decía al principio, energía es energía y la ley del inverso del cuadrado es la ley del inverso del cuadrado. Sumergir una bomba en agua no la hace más energética. Las bombas son objetos sólidos con un radio mínimo bien definido, por lo que no hay forma de engañar a la ley del cuadrado inverso. Usemos una bomba esférica antigua: la energía total en la superficie de la bomba es (aproximadamente) la misma que la energía total en cualquier capa esférica más grande, y la relación de densidades de energía es la misma que la relación de radios al cuadrado.

De modo que bajo el agua estamos haciendo más "daño", es decir, más energía en menos tiempo, con la misma energía. Es la velocidad (literalmente) con la que estamos aplicando esa energía lo que hace que la onda de presión sea más dañina.

La velocidad del sonido es unas 5 veces mayor bajo el agua que en el aire. No tengo idea de cómo o si las ondas de choque supersónicas funcionan bajo el agua, pero supongamos que, en cualquier caso, todas las ondas de presión creadas por una explosión determinada se propagan mucho más rápido bajo el agua que en el aire y, por lo tanto, depositan energía en el objetivo mucho más rápido que una presión de densidad de energía equivalente . onda en el aire. El mismo flujo de energía en menos tiempo equivale a más daño.

Entonces, ¿qué pasa con las explosiones en el aire bajo el agua?

Ahora digamos que detonamos la misma bomba sobre la superficie del agua. Supongamos, por el bien del argumento, que no se refleja energía en la interfase agua-aire. (Esto no es realista; en realidad, la mayor parte de la energía se refleja en la interfaz).

El agua no puede transmitir energía a un objetivo sumergido más rápido de lo que la superficie del agua recibe energía. Eso violaría la conservación de energía o al menos requeriría que el agua tenga algún mecanismo para almacenar la energía para su liberación retardada. Entonces, en términos de flujo de potencia, el flujo de potencia a través de la sección transversal de un objetivo a cierta distancia$l$de una superficie que es en sí misma una distancia$r$de la fuente de una onda de presión en el aire está en algún lugar entre el flujo de potencia a una distancia$r$de la fuente en el aire y el flujo de potencia a distancia$r+l$de la fuente en el aire.

Si estamos a 1,5 metros bajo el agua, ignorando otros factores, nuestro flujo de energía es un valor menor de lo que sería en la superficie, y más de lo que sería a otro 1,5 m del arma en la atmósfera.

Ese sería un gran rango si estás hablando de una bomba a 3 metros de distancia, y sería necesario experimentar o calcular para determinar si estarías mejor en el aire o bajo el agua. Pero estamos hablando de una bomba a por lo menos 3 kilómetros de distancia; de lo contrario, ya estamos muertos sin importar lo que hagamos. Nuestro máximo aumento de flujo de potencia al bucear 1,5 m en lugar de caminar 1,5 m es$1-(3000m)^2/(3001.5m)^2 \approx 0.001$veces más flujo de energía.$^1$

Entonces, en términos de flujo de energía, el agua solo necesita reflejar menos del 0.1% de la energía entrante para que usted reciba menos "daño" que alguien que se encuentre en el mismo radio en el aire.

¿Qué pasa con las interfaces del cuerpo humano?

De acuerdo, pero tal vez hay algo acerca de ser golpeado en el agua que hace que un flujo de energía de onda de presión dada sea peor en el agua que en el aire. Las ondas de presión depositan la mayor parte de su energía cuando se reflejan en los cambios de interfaz, por lo que en el agua, los brazos, las piernas y los intestinos transmitirán la energía sin ser perturbados, mientras que los pulmones y los senos paranasales reflejarán principalmente la onda de presión y, por lo tanto, la onda de presión depositar mucha energía en esos lugares. Uno se imagina que los pulmones y los senos paranasales pueden ser más frágiles que los brazos y las piernas, incluso teniendo en cuenta cómo la articulación del cuerpo transmitirá la mayor parte de esa energía a las articulaciones vulnerables.

Nuevamente, este es un error que se ve fácilmente y no necesito saber nada sobre las fortalezas estructurales relativas de los pulmones y las articulaciones para saberlo. Todo lo que necesito saber es que en ambos casos, hay la misma cantidad de cambios de interfaz hechos más o menos de lo mismo.

Es decir: supongamos que un ser humano es una bolsa de agua (carne, hueso, etc.) alrededor de una bolsa de aire (pulmones, senos paranasales)

Si lo golpea una onda de presión en la atmósfera, hay un cambio de interfaz en su piel y un segundo cambio de interfaz en sus pulmones. En la primera interfaz (aire a cuerpo) se refleja una cierta cantidad de energía, se deposita una cierta cantidad en la interfaz y se transmite una cierta cantidad. La cantidad transmitida llega a la segunda interfaz (cuerpo a pulmones). Se refleja una cierta cantidad, se deposita una cierta cantidad, y así sucesivamente.

Si lo golpea una onda de presión en el agua que se originó en la atmósfera, hay un cambio de interfaz en la superficie del agua y un segundo cambio de interfaz en sus pulmones. En la primera interfaz (aire-agua) se refleja una determinada cantidad de energía, se deposita una determinada cantidad en la interfaz y se transmite una determinada cantidad. La cantidad transmitida llega a la segunda interfaz (cuerpo a pulmones). Se refleja una cierta cantidad, se deposita una cierta cantidad, y así sucesivamente.

¿Cuál preferiría absorber, cualquiera que sea el porcentaje de la energía depositada por la onda en la transición de fase aire-agua? ¿La superficie del agua o tu cuerpo?

Ahora bien, puede ser que la energía depositada en la superficie del agua sea, en una evaluación práctica, tan mala para ti a una profundidad de 1,5 m como si te fuera depositada directamente. El agua se deforma y un evento violentamente catastrófico como una gran bomba podría hacer estallar toda el agua con una fracción de la energía depositada en la superficie, haciendo que no haya ningún beneficio práctico. No sé. Pero seguramente, no es significativamente peor que la energía se deposite, al menos al principio, a una distancia de 1,5 m de ti que dentro de tu propio cuerpo.

1: Es más complicado que esto debido al efecto suelo (el suelo refleja la mayor parte de la energía, por lo que las ondas de choque se propagan a lo largo del suelo en algún lugar entre$1/r$y$1/r^2$dependencia). Y debido a las barreras (como se señaló en mi otra respuesta, cubrirse detrás de algo pesado y sólido causará una reducción drástica en la cantidad de energía a la que está expuesto, y la superficie del planeta es algo muy pesado y sólido para ocultar) detrás). Pero para tener una idea general de por qué 1,5 m de distancia no importa mucho, creo que es bastante cierto.