A gomba alakú felhő egy olyan típusú felhő egy jellegzetes alakú: ez egy gombaföldet alakú pyrocumulus felhő álló kondenzált víz gőz vagy származó törmeléket egy nagyon nagy robbanás. Leggyakrabban atomrobbanásokhoz ("atombomba") társulnak , de minden elég nagy robbanás ugyanolyan hatást vált ki, mint egy vulkáni robbanás .
A gombafelhők a forró, alacsony sűrűségű gázok nagy tömegének hirtelen keletkezésének eredményeként keletkeznek a föld közelében, ami Rayleigh-Taylor instabilitást eredményez . A gáz tömege gyorsan növekszik, amelynek következtében turbulens örvények mennek lefelé a széleire. Ez örvénygyűrűt képez, és füstoszlop jelenik meg. A gáz tömege végül eléri azt a magasságot, ahol sűrűsége megegyezik a környező levegő sűrűségével; ezért szétszóródik és a törmelék leesik.
Még ha az 1950-es évek elején megjelent is a gombafelhő kifejezés, a jelenség már régóta ismert. Például a francia Mont-Blanc hajó halifaxi nagy robbanása során a1917. december 6, ilyen felhőről számoltak be. A1 st október 1937, A The Times egy cikket publikál, amelyben leírják a japán hadsereg Sanghaj elleni támadását, és ahol megemlítik azt is, hogy "a robbanások nagy füstgombákat generáltak".
A második világháború alatt a gombarobbantásokat általában leírják. A japán Nagasakiban végrehajtott második atombomba-esés során a1945. augusztus 9, A New York Times közzéteszi a repülést kísérő hivatalos riporter, William L. Laurence leírását , ahol azt írja, hogy a robbanást "lila tűzoszlop kíséri, amelynek tetején egy óriási gomba adott magasságot. 45 000 láb (13 716 m) ”. 1946-ban, a Crossroads hadművelet nukleáris tesztjei során a felhőt karfiolnak és gombának nevezték , és a riporter az atomkor szimbólumává tette .
A gombafelhők nem kizárólag az atomrobbantásokra vonatkoznak. Ez tulajdonképpen egy pyrocumulonimbus amely megjelenhet bármely robbanás (például során vasúti baleset Lac-Megantic a2013. július 6), erdőtűzzel, robbantási helyeken vagy akár főzőtűz felett. Maga a detonáció olyan lökéshullámot okoz, amely nyomásesést okoz a robbanás helyén és gömbszerű kondenzációs felhőt eredményez . A labda közepétől a túlhevített levegő konvektív buborékot képező hőlégballonként emelkedik .
Ennek növekedése Rayleigh-Taylor instabilitást eredményez, amely olyan felfrissülést eredményez, amely a környezeti levegőt úgy szippantja, mint egy kéményben. A felhő fejében a felforrósodott gázok toroid örvényben forognak. Amikor a robbantás közel van a talajhoz, anélkül, hogy rajta lenne, az oszlopba belépő áramlás tele lesz törmelékkel és porral, amely felfelé haladva eloszlik a felhő csomagtartójában. Amikor a levegő eléri a konvektív egyensúlyi szintet , a függőleges tolóerő megfordul. Ha a tűzgömb méretei megegyeznek a skála magasságának sorrendjével (a tetején lévő nyomás megegyezik az alap 1 / ezével ), és a környezettel összehasonlítva nagyon alacsony a sűrűsége, akkor a mozgása ballisztikusan meghaladja az egyensúlyi szintet. Kisebb, hűvösebb buborékok esetében a teteje közelebb lesz egy adiabatikus egyensúlyhoz ezen a szint felett.
Amikor az emelkedés sebessége nullára csökken, a felhő tetőzik és gomba alakban terjed ki a nagy szélben. Ha a felújítás lehetővé teszi a nagyon stabil tropopauza elérését (nukleáris robbanások esetén), akkor a felhő egy rétegbe jut, ahol a sugáráramok áthaladnak, és nagyon nagy átmérőjűre terjednek. Ha az energia elegendő, a felhő akár a sztratoszférába is eljuthat . Ebben az esetben akusztikus gravitációs hullámok képződnek , amelyek azonosak az intenzív gomolyfelhővel társított hullámokkal . Kisebb robbanások esetén a hullámok nagyobb frekvenciával rendelkeznek az infrahangban .
A robbanás során képződött gömb annyira forró, hogy ragyogó fehér. Emelkedésével hőveszteséget szenved, hőmérséklete csökken és a fekete test törvényének megfelelően különböző színeken halad át : sárga, piros stb. A levegő hűlésekor a felhőben lévő vízgőz kondenzálódhat, cseppeket képezve, majd megfagyva jégkristályokat képez . A látens hő felszabadulása megnöveli a felhő tetejének magasságát.
A magasságban bekövetkező nukleáris robbanások nem képeznek gombafelhőket. A kialakult felhő feje nuklidokat tartalmaz , különösen azokat, amelyek maghasadásból származnak , és a szél gyorsan szétszórja. Ez ad okot, hogy radioaktív csapadék , ami különösen koncentrálódik esetén csapadék .
A földalatti vagy mély víz alatti robbanások szintén nem eredményeznek gombát, mivel a robbanás nagy mennyiségű talajt / vizet párolog el, amely a bomba magjára esik. Másrészt a tenger felszínén tartózkodók gejzírt állítanak elő, amely leeséskor karfiol alakot kap, mint a Crossroads Baker teszt képein . A föld alatt sekélyek gombát és piroklasztikus felhőt képeznek . A légkörbe kerülő sugárzó anyag mennyisége a robbanás mélységével csökken.
A felszínen vagy a magasságban bekövetkező robbanások olyan mennyiségű törmeléket eredményeznek, amely a magasságra vetül. Ez a detonáció talajszint feletti magasságával csökken. Így süllyedési kráter csak akkor képződik, ha a magasság kevesebb, mint 7 méter egy kilotonna bomba teljesítménynél, ami korlátozza a törmelék bejutását a felszállóba. A lemorzsolódás magassága, amely felett a nuklidok csak a gőz kondenzáció finom részecskéi, kb. 55 méter / kilotonna. A radioaktív csapadék azonban más módon is kialakulhat. A gomba radioaktivitásának eloszlása tehát a robbanás erejétől, a fegyvertípustól, a fúziós / hasadási aránytól, a robbanás magasságától, a terep típusától és az időjárástól függően változik. Általában gyenge robbantások esetén a radioaktivitás 90% -a a gomba fejében, 10% -a pedig a csomagtartóban található. Ezzel szemben a megaton bombák radioaktív anyagainak nagy része a gomba első harmadában található. Néha két gomba keletkezik különböző magasságokban: a robbanásé és egy másik másodlagos a süllyedő kráterből leadott hő hatására.
A gombafelhő egy atomrobbantás során különböző szakaszokon megy keresztül:
Megalakulása után a gomba vöröses árnyalatokat kap a melegített nitrogén-dioxid és a salétromsav jelenléte miatt , amely a levegő és a vízgőz kémiai reakciójából keletkezik. Becslések szerint 500 tonna nitrovegyület keletkezik minden megatonna bombaerő után, amely lokálisan befolyásolja az ózonréteget . Hűtés közben az oszlopban felszálló vízgőz kondenzálódik, és a törmelékkel összekeveredve tejjel fehéret kap, feketével keverve. Az ózon is képződik, és jellegzetes koronaszagot ad . A hő hatására a vízgőz végül elpárolog, és a felhő láthatatlanná válik, de a részecskék a levegőben szuszpendálva maradnak.
A törzs barna-szürke a törmeléktől, amikor a robbanás a föld közelében van. Ezek egy része radioaktívvá válik, és hozzáadódik a bomba izotópjaihoz. A csomagtartó tejfehér a vízgőz lecsapódása miatti magassági robbanásokhoz.
A fő veszély a radioizotópok rövid élettartamú gammasugárzásának hatása . 24 óra alatt 60-szor csillapodtak, és a hosszabb élettartamú izotópok, különösen a cézium-137 és a stroncium-90 , bekerülnek az élelmiszerláncba, és közép- és hosszú távú problémák forrásaik. A béta-sugárzás néhány radioizotópok így extrém égések a robbanás után, és ha lenyelik termék belső dózisú sugárzást rákot okoz.
A levegőből történő semleges besugárzás kevés radioaktív anyagot eredményez, főként hosszú-felezési idejű szén-14 -et és rövid felezési idejű argon-41 -et. A tengervízben azonban nátrium 24 , klór 36 , magnézium 27 és bróm 80, valamint bróm 82 termeléséhez vezetnek . A neutronok emellett besugárzott talajból is előállítanak alumínium 28- at , szilícium-31-et , nátrium-24-et, 56-os mangánt , 55-ös és 59-es vasat és 60-as kobaltot , föld alatti vagy légi felületi tesztek során.