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Titolo: esplosione di una bomba atomica

Francamente non so se questo sia il ng in assoluto piu giusto, cmq penso che
qualcuno sapra' rispondere alla mia domanda: come mai l'atomica quando
esplode crea la classica nube a "fungo" e non genera invece una nuobe simile
a qualsiasi altro esplosivo??? grazie a chiunque sapra' rispondermi!
ciao
Lorenzo

a qualsiasi altro esplosivo???
In realtà qualunque esplosivo genera una nube a fungo, solo che per le
piccole esplosioni la 'vita' della nube è così breve che non fa in tempo
ad evolversi in fungo o non ci si fa caso. Tale forma a fungo è dovuta
al fatto che l'aria, scaldata dall'esplosione, sale trascinando fumo,
polvere e detriti (che la rendono visibile). Poi, la sommità della
colonna si raffredda a tende a tornare giù dai lati aprendosi appunto a
fungo, in quanto il centro della colonna rimane più caldo della
periferia.
Se guardi bene i filmati di esplosioni anche piccole (ma che devono
generare molto calore e per un tempo sufficiente) noterai che fiamme
tendono a evolvere verso il fungo.
Ciao
David

 a qualsiasi altro esplosivo??? grazie a chiunque sapra' rispondermi!
Ti rispondo come fisico dell'atmosfera e semplifico un po' le cose; qualcun
altro potra' aggiungere le sue conoscenze piu' specifiche riguardo
esplosioni atomiche.
Se hai una fonte di calore in atmosfera, per esempio vicino alla superficie
della terra, l'aria piu' calda e meno densa dell'ambiente circostante tende
a salire per effetto della forza di galleggiamento (forza di Archimede).
Salendo, pero', si raffredda perche' si espande (piu' o meno)
adiabaticamente.
Quest'aria che sale, trascurando la sua energia cinetica (che effettivamente
puo' essere trascurata rispetto alle altre energie in gioco), continua a
salire solamente finche' si trova ad essere piu' calda dell'aria attorno.
Ora devi sapere che l'atmosfera ha, fino a circa 10-12 km di altezza, una
temperatura che, in media, diminuisce con la quota MENO velocemente di
quanto diminuisce la temperatura di una massa d'aria che si alza e si
espande adiabaticamente.  Risultato: ad una certa quota, che dipende dalla
differenza di temperatura iniziale, l'aria che sale si trova alla stessa
temperatura dell'ambiente e smette di salire.  Piu' e' grande la differenza
di temperatura iniziale e maggiore e' la quota dove questo avviene.
In ogni caso, al di sopra di quei fatidici 10-12km (la tropopausa), la
temperatura dell'atmosfera cresce con la quota e moti ascendenti
(ragionevoli) si smorzano velocemente.
Prima risposta in base alla spiegazione: esplosioni atomiche producono
energie tali da scaldare moltissimo l'aria e produrre moti ascensionali che
si sviluppano per notevoli altezze (in genere sfondano la tropopausa).
Espolsioni convenzionali sviluppano moti ascensionali molto limitati.
Seconda risposta: cosa produce la forma di fungo.  L'aria che sale in
'libera convezione' portandosi dietro tutte le schifezze che la bomba ha
prodotto produce il "gambo".  Raggiunto il livello dove la convezione e'
inibita non puo' piu' salire ma non puo' neppure riscendere fino a quando
qualche altro fenomeno non le abbassa la temperatura (riscendendo, per
compressione adiabatica, si troverebbe nuovamente ad essere piu' calda
dell'ambiente circostante).  Dove va allora tutta quella schifezza che
continua ad arrivare in grande abbondanza da sotto? All'inizio non puo' far
altro che espandersi orrizzontalmente in quella tipica forma simmetrica del
"cappello del fungo".  Se poi si aggiunge il vento, che quasi sempre c'e',
il cappello si allunga lentamente da una parte come succede ai cumuli-nembi
a forma di incudine (il meccanismo di formazione dei quali, tra l'altro, e'
simile a quello del fungo atomico - ho detto "simile", non uguale...).
Terza risposta non richiesta: le "schifezze" immesse al di sopra della
tropopausa (in quella che viene chiamata stratosfera) negli anni '50 e '60
dai test nucleari sono rimaste li per molti anni (credo di ricordare sui 10
anni).  Ragione: dove la temperatura cresce con la quota i moti verticali
sono inibiti e, quindi, anche il rimescolamento che disperde eventuali
inquinanti.
Per prevenire critiche da chi conosce l'argomento: ho trascurato la presenza
di acqua che aggiungerebbe qualche complicazione senza cambiare, secondo me,
il meccanismo di base... siate tolleranti.
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 Lorenzo
Probabilmente dirò qualcosa di inesatto ma ci provo. Il motivo della 
nube a fungo dipende dall'enorme quantità di calore che genera 
l'esplosione nucleare: la nube, detta in altro modo, è prima di tutto un 
moto di convenzione dell'aria (quella più calda va verso l'alto... ma a 
una velocità tale che, intorno all'epicentro dell'esplosione si genera un 
vero e proprio uragano causato dall'aria circostante che viene 
risucchiata - e poi riscaldata a sua volta, alimentando così per un po' il 
ciclo - dal vuoto d'aria lasciato da quella precedente che  "fugge" verso 
la stratosfera anche a velocità di diverse centinaia di chilometri orari.
Tutto ciò contribuisce, finché l'atmosfera intorno mantiene una densità 
sufficiente ad alimentarla e allo stesso tempo confinarla, a formare la 
"colonna" del fungo. Quando tale densità diventa via via insufficiente 
(a parecchi chilometri di altezza) la colonna d'aria calda, non trovando 
più ostacoli, non può fare altro che espandersi, anche a causa del 
suo calore interno, dando così origine "alla" cappella del fungo.
In linea di massima il fenomeno dovrebbe dipendere unicamente 
dalla quantità e dalla concentrazione del calore; se, con mezzi non 
nucleari, fosse possibile sviluppare la medesima quantità di calore, 
credo proprio che il fenomeno si riproporrebbe tale e quale. Varrebbe 
la pena, in proposito, reperire qualche dato sul comportamento 
dell'atmosfera intorno ad aree colpite da (grossi) incendi e fare un 
confronto.
Ciao!
Piercarlo 
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 confronto.
Documentazione di questo genere esiste (purtroppo!).
Nel grande bombardamento anglo-americano di Dresda del 1945, in un'area 
urbana di pochi chilometri quadrati venne sganciata una tale quantita' 
di bombe a frammentazione e di bombe incendiarie da generare un vero 
"urugano di fuoco", caratterizzato da corrente ascensionali talmente 
imponenti da produrre per risucchio forti venti al suolo, in grado di
alimentare ulteriormente l'incendio dell'intera citta, innescando una 
specie di reazione termica a catena.
In poche ore a Dresda perirono piu' persone che ad Hiroshima.
Dopo avere ricordato tanto orrore e' difficile parlare di fisica.
Le argomentazioni sviluppate nel thread comunque _non_ mi persuadono.
La convezione termica dovuta alla dilatazione volumetrica riguarda i 
fenomeni meteorologici e l'urugano di fuoco di Dresda.
Lo sviluppo del fungo nucleare e' troppo rapido: un fenomeno convettivo
cosi' violento  richiede eccezionali gradienti di pressione, che IMO 
non possono essere attribuiti al principio di Archimede.
-- 
     Elio Proietti        
   Debian GNU/Linux

  <cut>  
Tutte le risposte che ho letto in questo thread attribuiscono la 
morfologia del fungo nucleare essenzialmente alla convezione naturale 
dell'aria calda verso l'alto. Mi aggancio qui per motivare meglio le 
ragioni di un dissenso che ho gia' manifestato. 
Per i problemi in discussione vale l'equazione fluidodinamica del moto:
rho * ( g> - a> ) = grad p
anche se questa non e' sufficiente da sola per risolverli. 
Nella trattazione dei fenomeni meteorologici (anche violenti, come la 
formazione dei cumulo-nembi o come l'uragano di fuoco di Dresda) le 
accelerazioni a> del moto fluido sono piccole rispetto alla gravita' g> 
e possono essere generalmente trascurate nei calcoli.
Si usa cioe' in pratica l'equazione:
rho * g> = grad p
che caratterizza la statica dei fluidi (Pascal, Stevin, Archimede ecc.).
In questo contesto e' corretto affermare che le parti di fluido piu' 
calde tendano a salire a causa della loro minore densita' rho.
L'uso della statica dei fluidi non significa che la meteorologia tratti
fenomeni stazionari, ma solo che le accelerazioni sono trascurabili.
E' ben nota invero la fondamentale importanza dei moti convettivi per 
l'equilibrio termodinamico dell'atmosfera, ma gli schemi di calcolo di 
un'adiabatica secca o di un'adiabatica umida fanno uso (oltre che della 
termodinamica) anche del principio di Stevin e danno risultati in buon 
accordo con le ossevazioni. 
In un fenomeno esplosivo non e' invece lecito trascurare le accelerazioni
nell'equazione fluidodinamica del moto. Non e' dunque corretto asserire 
che la formazione della colonna del fungo nucleare sia spiegabile con il
principio statico di Archimede.


 sia spiegabile con il principio statico di Archimede.
Guarda che ci sono diverse scale di tempi: l'esplosione vera e propria
e' ovviamente velocissima.
Poi c'e' la formazione della "palla di fuoco", che per quello che
posso ricordare da immagini di filmati, dura qualche secondo.
Infine c'e' la formazione del fungo, che e' ancora successiva e
decisamente piu' lenta.
Non so essere quantitativo, ma la differenza c'e'.
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 Non so essere quantitativo, ma la differenza c'e'.
Da molto tempo non vedo filmati di esplosioni atomiche nell'atmosfera.
Se ben ricordo, dopo la formazione della "palla di fuoco", si osserva una 
violenta eiezione di schifezze verso l'alto avente l'aspetto di una 
colonna verticale o "gambo", che ad alta quota si apre generando una 
grossa nube, ossia il "cappello" del fungo atomico.
Le mie perplessita' riguardano la formazione della colonna verticale, 
che non mi sembra spiegabile in termini di convezione termica.
Forse un'analogia istruttiva potrebbe essere offerta dall'esplosione 
di una bomba di profondita' anti-sommergibile. Mi pare che questa si 
manifesti in superficie con una colonna d'acqua sulla verticale del 
punto d'esplosione. Se e' cosi', significa che l'esplosione subacquea 
tende a lanciare una colonna d'acqua verso l'alto. La ragione di questo 
fenomeno non puo' essere la convezione termica, ma piuttosto la tendenza 
dei fenomeni esplosivi a sfogarsi principalmente nella direzione che 
offre minore resistenza meccanica.
Il problema e' complesso, non riesco a risolvere i mei dubbi...  :( 


 > sia spiegabile con il principio statico di Archimede.
Come ha scritto Fabbri l'esplosione della bomba comprende diversi fenomeni
le cui scale dei tempi (ma anche di altre grandezze) sono diverse.  A
seconda delle scale, alcune quantita' possono essere trascurate: ho detto
"possono essere trascurate" e NON "non sono pertinenti".
Nei fenomeni (ragionevoli) a media/grande scala dell'atmosfera viene fuori
che l'energia cinetica macroscopica del gas che la compone e' grosso modo
trascurabile.  Di questi fenomeni fanno parte anche i cumuli-nembi e i
funghi atomici (anche se sul "ragionevole" di questo ci sarebbe da
discutere).
Invece, nel breve periodo esplosivo della bomba (la palla di fuoco e polvere
iniziale) probabilmente l'energia cinetica sviluppata non e' trascurabile
come non e' trascurabile in altri fenomeni atmosferici a piccola scala noti
a quelli del campo.
Ti voglio suggerire alcuni spunti.
1) l'energia cinetica sviluppata dallo scoppio iniziale si distribuisce
isotropicamente in tutte le direzioni (sarebbe piu' corretto parlare di
qualche quantita' vettoriale qui ma non voglio sottilizzare troppo).  Non
c'e' ragione per cui non sia cosi (a parte per la presenza del terreno...).
Da questo la "palla" di fuoco e polvere che possiede una buona simmetria
(semi)sferica.
2) dopo un po' si crea il fungo: una struttura cilindrica a forte sviluppo
verticale e moderata estensione orizzontale.  Ci scommetto che se si
misurassero le velocita' all'interno del fungo, la componente verticale del
vento sarebbe di gran lunga maggiore di quella verticale. Se nel fungo
l'energia cinetica dell'esplosione fosse cosi' importante, perche' la
distribuzione angolare dell'energia cinetica avrebbe cambiato
sostanzialmente forma?
3) non solo, ma non si capisce perche' avrebbe cambiato distribuzione
angolare e, addiririttura, l'avrebbe cambiata nel verso sbagliato.  Se getto
qualcosa verso l'alto, mi aspetto che per una nota legge di conservazione,
la sua energia cinetica diminuisca come g*h.  C'e' qualcosa che non quadra!
4) ti racconto una cosa in piu' che e' curiosa ma, purtroppo, non ti
chiarira' le idee.  Si puo' dimostrare che in un fenomeno di convezione in
cui apparentemente vedi un nuvolone che si alza, il centro di gravita' di
tutto il sistema in effetti si sta abbassando con una certa velocita':
possiede una certa "energia cinetica" VERSO IL BASSO (con la solita
imprecisione di prima riguardo una quantita' che non e' in realta' un
vettore ma... spero di rendere l'idea)!  Curioso per un'esplosione atomica,
no?
Comunque per riassumere, quello che non quadra e' proprio che l'energia
cinetica dell'esplosione iniziale si dissipa molto rapidamente mentre, nella
formazione del fungo, entrano in gioco altre energie di gran lunga piu'
importanti.
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

> sia spiegabile con il principio statico di Archimede.
Come ha scritto Fabbri l'esplosione della bomba comprende diversi 
fenomeni le cui scale dei tempi (ma anche di altre grandezze) sono 
diverse.  A seconda delle scale, alcune quantita' possono essere 
trascurate: ho detto "possono essere trascurate" e NON "non sono 
pertinenti".
Nei fenomeni (ragionevoli) a media/grande scala dell'atmosfera viene 
fuori che l'energia cinetica macroscopica del gas che la compone e' 
grosso modo trascurabile.  Di questi fenomeni fanno parte anche i 
cumuli-nembi e i funghi atomici (anche se sul "ragionevole" di questo ci 
sarebbe da discutere).
Invece, nel breve periodo esplosivo della bomba (la palla di fuoco e 
polvere iniziale) l'energia cinetica sviluppata non e' sicuramente 
trascurabile come non e' trascurabile in altri fenomeni atmosferici a 
piccola scala noti a quelli del campo.
Ti voglio suggerire alcuni spunti.
1) l'energia cinetica sviluppata dallo scoppio iniziale, che sicuramente 
e' tanta, si distribuisce isotropicamente in tutte le direzioni (sarebbe 
piu' corretto parlare di qualche quantita' vettoriale ma non voglio 
sottilizzare troppo).  Non c'e' ragione per cui non sia cosi (a parte 
per la presenza del terreno...).
Da questo l'osservazione della "palla" di fuoco e polvere che possiede 
una buona simmetria (semi)sferica.
2) dopo un po' si crea il fungo: una struttura cilindrica a forte 
sviluppo verticale e moderata estensione orizzontale.  Ci scommetto che 
se si misurassero le velocita' all'interno del fungo, la componente 
verticale del vento sarebbe di gran lunga maggiore di quella verticale. 
Se nel fungo l'energia cinetica dell'esplosione fosse cosi' importante, 
perche' la distribuzione angolare dell'energia cinetica avrebbe cambiato
sostanzialmente caratteristiche? (da isotropa a verticale)
3) non solo, ma non si capisce perche' avrebbe modificato la 
distribuzione angolare addiririttura nel verso sbagliato.  Se getto 
qualcosa verso l'alto, mi aspetto che per una nota legge di 
conservazione, la sua energia cinetica diminuisca come g*h.  C'e' 
qualcosa che non quadra!
4) ti racconto una cosa in piu' che e' curiosa anche se, purtroppo, 
potrebbe non chiarirti le idee.  Si puo' dimostrare che in un fenomeno 
di convezione in cui, per esempio, apparentemente vedi un nuvolone che 
si alza, il centro di gravita' di tutto il sistema (l'atmosfera) in 
effetti si sta abbassando con una certa velocita': possiede una certa 
"energia cinetica" VERSO IL BASSO (con la solita imprecisione di prima 
riguardo una quantita' che non e' in realta' un vettore ma... spero di 
rendere l'idea)!  Curioso per un'esplosione atomica, no?
Comunque per riassumere, le apparenti contraddizioni che ho messo in 
luce (spero) sono proprio spiegate dal fatto che l'energia cinetica 
dell'esplosione iniziale si dissipa molto rapidamente mentre, nella 
formazione del fungo, entrano in gioco altre forme di energia di gran 


 chiarira' le idee.
Questa mi sembra una boutade gratuita...  >:-||


 Curioso per un'esplosione atomica, no?
Strano davvero. 
Sei proprio sicuro che anche la formazione del fungo atomico sia 
accompagnata da discendenze cosi' imponenti da causare un abbassamento 
del baricentro del sistema complessivo? 
E' assurdo pensare che iqc il costo energetico della formazione del 
fungo sia in larga misura pagato dall'energia interna della palla di 
fuoco, anziche' da un motore gravitazionale esterno ad essa? 
Su quali dati fondi l'asserzione che la colonna del fungo e' spiegabile
nello stesso modo di una termica (convezione naturale) e che non ha 
invece cause sostanzialmente diverse (convezione forzata)?


 colonna del fungo?
Dall'alto :-) della mia scarsissima competenza in materia, osserverei
che la palla di fuoco non sara' una massa isoterma, ma certamente molto
piu' calda al centro.
Non basta questo per rispondere?


 
Io ho l'impressione che hai capito bene il problema, che hai tutti gli 
strumenti necessari per risolverlo e che, invece, ti sei impuntato nel 
cercare dimostrare una ipotesi di partenza sbagliata.  Non voglio essere 
offensivo, lungi da me, e mi scuso se ti do' questa impressione ma e' 
mia natura dire quello che penso senza peli sulla lingua.
Per esempio non capisco perche' parli di convezione naturale e 
convezione forzata in questo caso.  Si parla di convezione forzata in un 
impianto di riscaldamento con la pompa, no???  Dov'e' la pompa qui? 
Sicuramente non nella bomba (purche' non parli spagnolo!).
Sono sicuro di semplificare molto ma:
1) l'onda di pressione iniziale (una tipica shock-wave) si propaga alla 
velocita' del suono e la sua energia si diluisce rapidamente (per 
dissipazione e per la legge 1/r^2).  L'energia associata, a parte per i 
timpani, e' importante solo in un'area piuttosto limitata.
2) l'energia sotto forma di radiazione ad onda corta ha scale dei tempi 
ancora piu' brevi e qui non la trattiamo.
3) infine c'e' tantissima energia sotto forma di calore che innesca la 
convezione.  Un fenomeno con scale dei tempi molto piu' lunghi (nel 
senso di relativamente "lento") e che si sviluppa DOPO che il grosso del 
casino e' bello che finito.
Le altre cose le capisco poco... e scusa ancora le mie boutade ma, ti 
assicuro, non prendo troppo sul serio nemmeno me stesso.
Ma possibile che in questo NG non ci sia qualcuno che ne sappia un po' 
di piu' e che riesca a convincerti????
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 di piu' e che riesca a convincerti????
Me lo sono chiesto anch'io. 
I fenomeni connessi ad un'esplosione nucleare nell'atmosfera sono stati 
(fin troppo) studiati negli anni '50-'60. Per le sue applicazioni 
militari, la (termo)dinamica del fenomeno e' sicuramente nota in tutti 
i suoi dettagli.
Con questo scritto passo e chiudo: rinuncio a discutere ulteriormente 
un tema sul quale ho effettivamente le idee troppo confuse.   :(
