En la clase de inglés, mientras analizaba los temas contra la guerra de un libro, mi maestro mencionó algo que nunca antes había escuchado y cuya exactitud dudo significativamente. Ella dijo que:
Hiroshima fue elegido como objetivo para una bomba nuclear porque las montañas alrededor de la ciudad encerrarían la explosión y la rebotarían hacia la ciudad causando más muertes a la población y más daños a la ciudad.
¿Tiene esta afirmación algo de verdad?
Nunca he escuchado algo como esto, y no puedo encontrar nada al respecto en línea.
La entrada de Wikipedia sobre los bombardeos atómicos cita algunas fuentes que confirman que este fue de hecho un criterio, entre otros (énfasis mío):
En abril de 1945, Marshall le pidió a Groves que nominara objetivos específicos para bombardear para su aprobación final por parte de él y Stimson. [...]
El Comité de Objetivos nombró cinco objetivos: Kokura, el sitio de una de las plantas de municiones más grandes de Japón; Hiroshima, un puerto de embarque y centro industrial que fue sede de un importante cuartel general militar; Yokohama, un centro urbano para la fabricación de aeronaves, máquinas herramientas, muelles, equipos eléctricos y refinerías de petróleo; Niigata, un puerto con instalaciones industriales que incluyen plantas de acero y aluminio y una refinería de petróleo; y Kioto, un importante centro industrial. La selección de objetivos estuvo sujeta a los siguientes criterios:
- El objetivo tenía más de 3 millas (4,8 km) de diámetro y era un objetivo importante en una gran ciudad.
- La explosión crearía un daño efectivo.
- Era poco probable que el objetivo fuera atacado en agosto de 1945.
Estas ciudades quedaron prácticamente intactas durante los bombardeos nocturnos y las Fuerzas Aéreas del Ejército acordaron dejarlas fuera de la lista de objetivos para poder realizar una evaluación precisa del daño causado por las bombas atómicas. Hiroshima fue descrita como "un importante depósito militar y puerto de embarque en medio de una zona industrial urbana. Es un buen objetivo de radar y tiene un tamaño tal que una gran parte de la ciudad podría sufrir daños importantes. Hay colinas adyacentes que es probable que produzcan un efecto de enfoque que aumentaría considerablemente el daño de la explosión. Debido a los ríos, no es un buen objetivo incendiario".
La fuente exacta citada es una transcripción del Target Committee con fecha del 10 al 11 de mayo . La cita destacada aparece bajo "6. Estado de los objetivos".
Aunque no sé nada sobre el hecho histórico de si Hiroshima fue realmente elegido debido a un efecto de enfoque conjeturado por cualquiera de los responsables de esta decisión, podría arrojar algo de luz sobre el trasfondo físico. Desde ese punto de vista, la decisión podría haber estado influenciada por la esperanza de un "efecto de enfoque" significativo, pero esta esperanza no está bien justificada por el hecho físico.
Respuesta corta: aunque un tratamiento detallado de las condiciones de este incidente implicaría varios efectos más complicados (modelo geométrico detallado del terreno alrededor de Hiroshima, mecánica de ondas, propagación de ultrasonido, efectos de temperatura, etc.), el comportamiento general de la distribución de energía es aproximadamente cubierto en gran parte por ópticas meramente geométricas. Visto desde esta perspectiva, el porcentaje de energía destructiva adicional debido a un supuesto "efecto de enfoque" es definitivamente muy bajo. El principal efecto de las montañas circundantes es dispersar la onda de presión en un ángulo ligeramente diferente al infinito, pero no predominantemente hacia el objetivo.
Cualquier físico que esté capacitado en la materia y tenga dominio de sí mismo, nunca hubiera recomendado utilizar el "efecto de enfoque" para optimizar el resultado porque muchas otras variables habrán tenido un efecto mayor. Si un físico calificado ha expresado tal recomendación, probablemente podría haber sido sesgada por la dinámica social. Otra explicación plausible de por qué la decisión podría haber sido influenciada por la esperanza de un "efecto de enfoque", es que un miembro del ejército o un político pensó que sabía mejor y quería hacerse un nombre.
Respuesta larga: para que se produzca un efecto de enfoque significativo, simplemente se necesita que se orienten suficientes elementos de la superficie de tal manera que reflejen "haces" de presión hacia el objetivo (ángulo de incidencia = ángulo de reflexión) . En el escenario dado, esto significa que las laderas de las montañas tendrían que ser casi perpendiculares al suelo, lo que obviamente no es el caso, como se puede ver en Google Earth.
Una forma de derivar este resultado con un poco más de rigor es ver la cuenca del terreno de Hiroshima como una aproximación de un casquete esférico hueco que actúa como un espejo esférico en la onda de presión entrante de la bomba.
Mirando el terreno en Google Earth puedo estimar la elevación máxima promedio de las montañas que rodean Hiroshima en aproximadamente h = 500metros. La extensión lateral de la cuenca de Hiroshima tiene unos d = 18000metros de diámetro. Usando Wikipedia: casquete esférico , se puede calcular el radio de curvatura de este casquete como: r = 81250metros. Según este sitio, se puede calcular que la distancia focal de un espejo esférico es la mitad del radio de curvatura, en nuestro caso: f=40625metros.
La distancia focal significa lo siguiente: si una fuente puntual de excitación (en nuestro caso, la Bomba) está exactamente en el punto focal (es decir, a la distancia de distancia focal del espejo), la onda reflejada será una onda paralela que viaja de regreso a infinito (hasta la estratosfera) sin ningún tipo de enfoque o desenfoque. Sin embargo, si la fuente de excitación está más lejos del espejo que eso (por ejemplo, a la distancia s1del suelo), la onda reflejada volverá a ser una onda esférica, pero esta vez viajando hacia un punto de enfoque, s2cuya distancia (por ejemplo, desde el suelo) calcula de la ecuación de enfoque: 1/f = 1/s1 + 1/s2.
Sin embargo, la explosión nuclear de Hiroshima se inició a una altura de aproximadamente ~ 580 m sobre el suelo ( Wikipedia ), que no solo está más cerca del suelo que la distancia focal de la cuenca del terreno, sino que también está mucho más cerca . Para distancias de fuente más cercanas al espejo que la distancia focal, la ecuación de enfoque anterior produce un resultado negativo para s2. ¿Qué significa esto? Bueno, solo significa que hay un punto de enfoque virtual detrás del espejo, desde donde parecen emerger todos los frentes de onda de la onda reflejada. ¡Y esto simplemente equivale a que la onda reflejada se dispersa en lugar de enfocarse!
Esto primero parece contradecir la intuición, porque de alguna manera siempre esperamos que un espejo esférico hueco muestre cierta cantidad de enfoque. Y de hecho, si lo comparamos con el espejo plano, que también está dispersando la onda porque tiene una distancia focal = infinito, podemos decir que incluso si el espejo hueco está dispersando la onda, la está dispersando menos que el espejo plano .
La conclusión es que, aunque la cuenca de Hiroshima no enfoca la onda reflejada en ningún lugar del espacio, y mucho menos el objetivo en la ciudad de Hiroshima, sino que la dispersa, la dispersa al menos menos que si Hiroshima tuviera un terreno plano. Sin embargo, para la energía destructiva en el objetivo esto es prácticamente irrelevante. La onda simplemente se desviará en un ángulo más pronunciado hacia el infinito.
Editar (2018.04.24): la mecánica ondulatoria hace que esta simple consideración sea un poco más complicada, ya que la óptica geométrica ya no es estrictamente válida. Cada vez que un frente de onda golpea una parte de la montaña, esta ubicación volverá a ser el origen de una onda esférica, extendiéndose en todas las direcciones. Todos estos se superponen para dar un patrón complicado, generalmente con alguna interferencia (como cuando se arrojan dos piedras al estanque). Esto es lo que se llama difracción.
La difracción no obedece la regla "ángulo de incidencia = ángulo de reflexión", es decir, las ondas difractadas pueden retroceder incluso si el ángulo de inclinación de las montañas "no es correcto" y las ondas pueden incluso moverse en las esquinas hasta cierto punto. Entonces, a pesar de no mostrar ningún efecto de enfoque geométrico, puede haber habido una energía destructiva adicional de este efecto en el bombardeo de Hiroshima. Sin embargo, dado que la energía no puede destruirse ni crearse durante todo esto, es bastante simple estimar un límite superior para la energía dispersada.
Supongamos Eque es la energía original que libera la bomba. Esta energía se emite a través de una onda de choque esférica y, por lo tanto, se distribuye sobre la superficie de una media esfera de área A = 2*pi*r^2(la esfera completa tiene un área de 4*pi*r^2, pero el suelo la corta por la mitad). La silueta de la montaña vista desde la bomba es un cilindro hueco de altura h y radio r, por lo que tiene un área de superficie proyectada de P = 2*pi*r*h. Esto corresponde a una fracción de energía E1 = E*2*pi*r*h/(2*pi*r^2) = E*h/r. Si toda la energía que golpea este cilindro virtual se refleja de regreso al sitio de detonación, la energía E1sería lo que aumentaría la destrucción debido a los efectos de difracción. Entonces, el porcentaje de energía destructiva adicional es menor que
E1/E <h/r ~2,8%
En realidad, incluso será mucho más pequeño porque parte de la energía se difractará en todas las direcciones en lugar de solo hacia la zona cero.
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