Атомная энергия, атомная бомба и атомная зима

Написано там было буквально следующее: «Немецкие ученые открыли новый способ получения энергии в неограниченных количествах, что подтверждает теорию относительности А. Эйнштейна. В ближайшее время они надеются создать двигатель для паровоза размером с пишущую машинку».

Это был прекрасный образец псевдонаучной сенсации, которые теперь появляются в том, что мы называем СМИ, или масс-медиа, чуть ли не каждый день.

Для любопытного тринадцатилетнего подростка, читавшего взапой рассказы про Мука и Гека, печатавшиеся в то время в «Пионерской правде», и размышлявшего, как бы построить модель катера, управляемого по радио, эта новость была очень кстати, так как подходящего мотора для него не было.

Я стал допытываться о деталях конструкции у своего деда, который, по моим понятиям, знал все. Он окончил еще до первой мировой войны Московское высшее техническое училище, а потом еще Московское Алексеевское юнкерское училище, провоевал всю ту войну, а потом еще и гражданскую. Но он только пожал плечами и сказал что-то вроде: «Поживешь — узнаешь». Он, видимо, что- то знал об этом, но ко всем сообщениям, приходящим в то время из Германии относился очень скептически. Фашистов он терпеть не мог и считал, что от них можно ждать любого подвоха.

Он оказался прав. Вскоре началась война и стало не до атомных моторов. Я тогда не представлял себе, что через несколько лет буду заканчивать физический факультет

Московского университета по специальности «нейтронная физика и физика ядерных реакторов».

Моя дипломная работа, которую я защищал в нейтронной лаборатории Физического института им.

Все мы узнали, что такое атомная энергия и атомная бомба 7 августа 1945 г., когда в газете «Правда» было напечатано небольшое сообщение о том, что наши союзники американцы сбросили на головы поверженных уже японцев атомную бомбу, а через день — еще одну.

Два японских города — Хиросима и Нагасаки, в которых не было практически никаких стратегических военных объектов, за несколько секунд были уничтожены вместе со всеми своими жителями. Сейчас число погибших мирных японцев оценивается числом около 300 тыс. человек, а может быть, и большим. Точно не знает никто.

И это сделала страна, утверждающая, что она самая демократическая страна в мире.

Если бы Германии удалось опередить Америку в создании атомного оружия, то его использование против мирного населения было бы одним из самых веских аргументов обвинения на Нюрнбергском процессе. Но генерал Дуглас Макартур, командовавший вооруженными силами США на Дальнем Востоке, стал американским национальным героем, а пилот бомбардировщика «Боинг- 49», выполнивший его приказ, сошел с ума.

Эта акция была бы невозможной без личного приказа президента США Гарри Трумэна.

В апреле 1945 г., когда исход войны против гитлеровской Германии уже был предрешен, авиация «демократической антигитлеровской коалиции» нанесла варварский бомбовый удар по древней столице Саксонии — Дрездену. Его еще называли Северной Флоренцией. Бомбили преимущественно центральную — жилую часть города.

Я был в Дрездене через 20 лет после налета. Центральная часть города все еще лежала в руинах. Пожилая

хозяйка дома, в котором я жил по другую сторону Эльбы, когда я спросил ее об этой бомбежке, отвернулась и ушла. Я понял, что допустил бестактность. Как выяснилось потом, у нее сгорели в огненном торнадо три дочери и все внуки.

В огне погибло за одну ночь около 50 тыс. человек. Королевский замок Цвингер, входивший в первую пятерку сокровищниц мирового изобразительного искусства, где хранились полотна Рембрандта, Рафаэля, Дюрера и многих других великих мастеров, лежал в руинах.

Немцы знали цену Цвингера и успели спрятать, что смогли и как смогли. Только поэтому значительная часть коллекций Цвингера и сохранилась, а само здание дворца немцы отстроили заново.

Кстати, военные заводы Круппа и Тиссена в американской зоне оккупации почти не пострадали.

«Демократическая коалиция» решила пожертвовать жизнями почти полумиллиона жителей «недемократической коалиции» только для того, чтобы припугнуть своего собственного союзника, которого сэр Уинстон звал «папа Джо». Уж если решили пугать, могли бы просто позвать на испытания в Аламогордо. Союзник все-таки. Эффект вряд ли был бы другим.

Нашли кого пугать — диктатора, за которым числились миллионы жизней своих собственных соотечественников и самая мощная танковая армия в мире, с которой даже несколько атомных бомб ничего поделать не смогли бы. Не испугался. Решил делать свою и сделал в кратчайшие сроки.

И если бы не сделал, нас «демократизировали» бы так же, как сербов в 2000 г. С одной только разницей — пришлось бы выкладывать на «алтарь демократии» все, что есть, и европейцев тоже.

Когда генерал Макартур решил «демократизировать» китайских добровольцев в Корее, то было уже поздно.

Тогдашний президент США генерал Дуайт Эйзенхауэр считать умел и не разрешил. А ведь как хотелось!

Нас не «демократизировали» только потому, что у нас была уже первоклассная наука.

Немецкие фашисты были очень близки к созданию «оружия возмездия», о котором трубила геббельсовская пропаганда. После окончания войны из Германии было вывезено в США 1100 т урана и около 150 т отправилось к Курчатову, в СССР.

Были и роковые ошибки. Вальтер Боте ошибся при измерении длины диффузии нейтронов в графите и дал заключение о невозможности цепной реакции в уран-гра- фитовых системах. Немцам пришлось прибегнуть к изготовлению тяжелой воды с использованием гидроэлектростанций в Норвегии. К 1944 г. уже было наработано необходимое ее количество.

При переправке тяжелой воды в Германию английские коммандос подорвали транспорт с тяжелой водой в проливе между Норвегией и Данией и тем самым поставили последнюю точку в планах фашистов по созданию «сверхоружия».

Кроме всего прочего, Германия к этому времени уже потеряла свои лучшие научные кадры. Альберт Эйнштейн, Ганс Бете, Лиза Майтнер, Эрвин Шредингер, Нильс Бор, Виктор Вайскопф и многие другие физики- ядерщики бежали от фашистов.

Надо сказать, что, потеряв в связи с фашизмом и войной свои лучшие научные школы, германская наука не оправилась от этих потерь до сих пор, несмотря на достаточно стабильное финансовое положение в стране. Научные школы создаются годами и традициями, без которых серьезной науки быть не может.

Но «вернемся к нашим баранам», т. е. к вопросам этики и морали «атомной дубины».

Можно ли оправдывать эти варварские бомбардировки «справедливым возмездием» за деяния фашистов и налеты на Англию? Но ведь заправил Третьего рейха и судили на международном трибунале в Нюрнберге в частности и за это!

Почему я обращаюсь здесь к известным, в общем- то, фактам недавней истории? Вопрос этот, мне кажется, имеет прямое отношение не только к прошлому, но и к будущему нашей планеты.

Здесь я хочу привести цитату из книги академика А.И. Воробьева «До и после Чернобыля»: «Человек уже давно покинул первозданные кущи допотопного мира. Все окружающее земное пространство им самим либо создано, либо неузнаваемо переделано. Читая книги современные, с одной стороны, Ветхий Завет, с другой, с удивлением замечаешь: за тысячи лет люди по духу своему не изменились, их сообщества повторяют все пороки прошлого...

Я думаю, что все-таки было одно исключение.

Антропологи утверждают, что явление каннибализма (людоедства) было нормой поведения почти всех пещерных людей с начала каменного века, и численность рода людского начала быстро сокращаться, дойдя к мезолиту до 10 % от первоначальной.

Принцип поведения «сила есть — ума не надо» едва не привел к полному вымиранию того, кого мы называем homo sapiens.

При формировании племенного сообщества из человеческого стада и изобретении лука и пращи примерно 15- 20 тыс. лет назад нормы поведения членов одного племени стали изменяться. Грубая физическая сила перестала быть гарантией выживания индивида.

Лук и праща позволяли поражать сильного противника на расстоянии и гарантией выживания стали знания, опыт и умение. Пришлось менять то, что мы теперь называем «менталитет». Раньше это называлось более понятным термином — «мотивация поведения», или просто мораль.

Обстоятельства выживания не давали никакой другой альтернативы.

Неандертальцы, у которых мозгов было чуть поменьше, чем у наших предков кроманьонцев, видимо, не догадались до этой простой истины и исчезли с лица планеты. Стремление напасть и ограбить соседнее племя, если поз

воляют обстоятельства, так и не пропало с тех пор, и тут Андрей Иванович прав. Когда современный homo sapiens чувствует свою полную безнаказанность, он звереет и легко перестает быть sapiens, и неважно, зовется ли он при этом ханом Батыем, Аттилой, Иосифом Сталиным, сэром Уинстоном Черчиллем или Гарри Трумэном.

Антон Павлович Чехов писал 100 лет назад, что если в первом акте на стене висит ружье, то в конце концов оно обязательно выстрелит.

Нужно ли было убивать сотни тысяч японских женщин и детей, чтобы принудить самураев к капитуляции? А пол века спустя можно ли было всему «мировому демократическому сообществу» разбомбить Югославию только за то, что ее президент никак не хотел отдавать часть своей страны, в которой сосредоточены самые богатые в мире запасы стратегически важной хромовой руды? А до того вылить тысячи тонн напалма и дефолиантов на головы вьетнамцев, так как они не хотели быть «демократами». Но ведь они ни на кого не нападали!

Как видим, принцип «сила есть — ума не надо» продолжает действовать.

Позже мы поговорим об этом поподробнее.

В конце 70-х гг. профессор И. Крутцен из Института Макса Планка пытался разобраться с вопросом: почему же все-таки погибло так много жителей Дрездена и Гамбурга во время налетов англо-американской авиации?

Он показал, что большие потоки теплового излучения при доступе кислорода и поглощении этого излучения горючими материалами приводят к эффекту огненного торнадо, динамика которого подобна цепной реакции.

Для его возникновения нужно только превысить порог, равный примерно 100 Вт/см2. Дальше уже начинает гореть все, что может гореть, включая асфальтовые мостовые и железные балки перекрытий, а высокие дома в современных городах и узкие улицы создают сильную тягу. Если кислорода достаточно, то такой пожар прекращается только тогда, когда иссякнет горючий материал.

Как видим, для возникновения огненного торнадо совершенно не обязательно взрывать атомные бомбы. Но взрыв ядерной бомбы наверняка приводит к этому явлению.

Рис. 14.1. Естественное восстановление прозрачности атмосферы после ядерного взрыва в 1 Мт

Американский профессор Дж. Хилл, занимавшийся этими же проблемами, показал, что ядерные взрывы с тротиловым эквивалентом в 1, 3 и 10 Мт могут выжечь 500, 1000 и 2100 км2 лесов, а порог возникновения огненного торнадо в этом случае оценивался даже менее чем в 60 Вт/см2.

Возникающие при атомных взрывах ударные волны и пожары страшны не только своим разрушительным эффектом.

При таких взрывах и возникающих вслед за ними пожарах в атмосферу выбрасывается огромное количество пыли, дыма и сажи. Было подсчитано, что если на город европейского типа с миллионным населением будет сброшена водородная бомба, то возникшее в результате огненного торнадо сажевое облако поглотит практически полностью солнечное излучение. Мелкие частички сажи будут выноситься потоками раскаленного воздуха в стратосферу на высоту 10 км и более. Конечно, силы гравитации будут приводить к постепенному их оседанию. Но на это понадобится несколько месяцев.

Эта ситуация изображена на рис. 14.1, взятом из книги Н.Н. Моисеева «Экология человечества глазами математика».

Как видим, на восстановление прозрачности атмосферы примерно до 80 % от первоначальной потребуется около трех месяцев.

Естественно, это только оценочная кривая. Скорость просветления атмосферы зависит от количества взорванных зарядов. Если их будет взорвано 1000 (а ведь у генералов, и наших и не наших, проигрывались штабные учения, в которых предполагалось взрывать до 5000), то на просветление атмосферы не хватит и года, а то и больше.

Профессор Корнельского университета К. Саган в начале 80-х гг. проигрывал на вычислительных машинах ситуации, в которых анализировалось, что станется с планетой, если взорвать 100, 1000 или 10 000 водородных бомб.

Расчеты показали, что если взорвать такое количество зарядов в северном полушарии, то при любом из этих вариантов практически все оно покроется непроницаемым для солнечного света сажевым облаком горящих городов уже через несколько часов после начала атаки, а просветление атмосферы может занять время в несколько лет.

Примерно в это же время в Вычислительном центре АН СССР группа системных программистов под руководством академика Моисеева разработала математическую модель биосферы Земли, которую они назвали «Гея».

Это была динамическая модель, которая учитывала не только начальную ситуацию, но и протекание геофизических процессов, таких, как циркуляционные потоки воздуха на разных высотах, перенос тепла и влаги, влияние теплоемкости океанов, изменение концентрации парниковых газов в атмосфере, и связанное с этими процессами изменение альбедо Земли в различных регионах и на всей планете в целом.

В 1983 г. эту модель применили для расчетов климатических последствий ядерной войны, используя в качестве исходных данных результаты расчетов группы Сагана.

Расчеты по модели «Гея» показали, что в результате атмосферной циркуляции пятна сажевых облаков в течение 1-2 мес. сольются в одно целое и закроют всю Землю сплошным непроницаемым для солнечного света покрывалом. Средняя температура поверхности понизится на 15-20 °С, а в отдельных местах — даже на 40-50 °С.

Разница температур тропических и полярных областей практически исчезнет. Это приведет к резкому изменению сложившихся естественных процессов циркуляции больших масс воздуха и переносу тепла воздушными потоками в атмосфере от экваториальных в арктические и антарктические области. Такие процессы известны науке еще с XVIII в. как циклы Гадли.

Это значит, что в Сахаре станет так же холодно, как в Арктике.

Результаты, полученные в ВЦ АН СССР, повергли в настоящий шок ядерных стратегов нашего ВПК. Сначала исследователям просто не поверили и предложили опубликовать в открытой печати и посмотреть, как на них среагируют наши стратегические противники.

Оказалось, что «противники», работавшие в Национальном центре климатических исследований в Боулдере, уже имели практически те же результаты, хотя шли к ним несколько другим путем, и тоже были в недоумении: что думают по этому поводу в СССР?

Ученые, как всегда, доказали, что «неандертальская психология» политиков и генералов может привести цивилизацию к самоубийству. Недаром Наполеон любил повторять, что война — слишком серьезное дело, чтобы доверять ее генералам.

На рис. 14.2 приведены карты изотерм поверхности Земли через месяц после ядерного конфликта, при котором в северном полушарии взорвано 100 водородных бомб мощностью в 1 Мт каждая. Эта карта также взята из книги Н.Н. Моисеева «Экология человечества глазами математика», о которой уже упоминалось выше. Здесь приведена только одна карта для случая 100 Мт — этого уже достаточно для того, чтобы вся пресная вода на планете замерзла и погибли все тропические леса.

Рис. 14.2. Результаты расчетов по программе «Гея»

Взрывы большей мощности только усугубляют ситуацию и удлиняют сроки релаксации температуры к начальному уровню до года и более. Сажевые облака сильно уменьшают альбедо Земли и начинается сильное поглощение солнечной энергии верхними слоями атмосферы.

Этот эффект неминуемо приведет к инверсии температурного градиента по высоте, и холодный воздух перестанет подниматься вверх. Прогрев нижних слоев атмосферы будет происходить только за счет теплопроводности. В результате температура верхних слоев тропосферы повысится до нескольких десятков градусов выше нуля и начнут быстро таять горные ледники, льды Гренландии и Антарктиды.

По мере просветления атмосферы начнется быстрое повышение температуры поверхности и на планете начнется «ядерное лето». Климат станет везде очень жарким и сухим. Как написал Моисеев, «это будет уже без свидетелей». Вся флора погибнет от «ядерной зимы», так как прекратится фотосинтез, потом погибнет и фауна, так как будут разорваны все экологические цепочки.

Возможно, что в глубинах океана что-то и сохранится, так как теплоемкость океана огромна и он практически не замерзнет.

Будет уничтожен и озоновый защитный слой, так что природе придется все начинать с начала, но на это уйдут миллионы лет.

Мы уже пробовали взрывать 100 Мт. Дело, конечно, не только в абсолютной цифре, но и в том, где произведен этот взрыв. Мы взрывали 100 Мт на Новой Земле, где гореть нечему.

Один из участников этих испытаний, профессор Г. С. Цеханский, мне рассказывал потом: «Мы очень побаивались, не расколем ли мы этим экспериментом нашу матушку Землю надвое. Мы понимали, что взрыв будет невиданной силы, а какой именно, никто толком не знал. Получилось что-то около 100 Мт, но можно было бы сделать и больше. Из Москвы сказали: «Покажите им кузькину мать!» — ну мы и «показали».

Сто водородных бомб по 1 Мт — это боекомплект всего одного подводного ракетоносца, один из которых уже лежит на дне Северного Ледовитого океана и остатки которого потихоньку грызет соленая морская. Конструкторы уверяют, что ничего страшного не будет, все предусмотрели, а «Курск» взял да и взорвался и никто пока не знает, почему. К счастью, на нем не было ядерных зарядов. Таких ракетоносцев человек настроил уже несколько сот.

До сих пор мир, как говорится, балансирует на острие.

Реакторы взрывались не только от русского разгильдяйства, как это было в Чернобыле.

Был и Колдер Холл в Англии и Тримайлайленд в США. Атомные лодки тоже тонули не только у нас.

И трудно предсказать, что может выкинуть в последнюю минуту экипаж атомной субмарины, попавший в ситуацию, подобную ситуации с «Курском».

Не знаю, как предохранители на атомных зарядах (это большой секрет), но психика человека иногда не выдерживает. Один из высоких американских чиновников, военный министр правительства президента Эйзенхауэра Форрестолл так себя взбодрил, что сиганул из окна своего офиса с криками «Русские идут!» и разбился насмерть. А ведь до «кнопки» было не так уж и далеко, госсекретарь все-таки.