Ударная волна: почему она бьет выборочно и зачем заклеивать окна

Воздушные тревоги, мерзкое стрекотанье «шахедов», свист пролетающих где-то далеко в небе (а кажется, в твоей головой) ракет, работа ПВО, взрывы – все это звуки войны и неизбежность нашего времени. Одна из жутких сегодняшних реалий - ударная волна. Она смертоносна и беззвучна. KP.UA собрал самые важные вопросы о ней.

Что такое ударная (взрывная) волна?

Ударная волна - участок сильного сжатия воздуха, который распространяется со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва. Волна состоит из зоны сжатия, где давление выше атмосферного, и зоны разряжения, где давление ниже атмосферного. Передний фронт ударной волны очерчен резкой границей и обладает высокой энергией.

Для понимания ученые сравнивают ее с цунами, когда за первой разрушающей волной движутся более спокойные, угасающие и менее разрушительные. В зависимости от мощности взрыва она может распространятся на сотни метров и даже километры.

Что быстрее – услышать звук взрыва или ощутить ударную волну?

Скорость звука – 343 м/с, ударной волны – 350 м/с. То есть при взрыве человек сначала ощутит воздействие взрывной волны и лишь через микросекунды услышит сам взрыв. Впрочем, это в теории. На практике оба события для любого живого существа произойдут одновременно – вряд ли мы успеем их различить.

Кстати, за первые 2 секунды ударная волна проходит около 1000 м, за 5 секунд – 2000 м, за 8 секунд – около 3000 м.

Всегда ли ее разрушительная сила идет по прямой?

Как расходятся волны, каждый из нас ежедневно видит в быту – по аналогии со струей воды. По такому же принципу идет и ударная волна. Фото: wikipedia.org

Нет. Одна из каверзных особенностей ударной волны – ее непредсказуемость. Некоторые эффекты взрыва кажутся странными. Последствия ее воздействия могут быть выборочными.

Как получается, что среди нескольких стоящих рядом домов видимые повреждения получают не все, иногда один из десятка. Или, например, почему в одной квартире окна выбило, а в соседней - нет? Подобно другим волнам, ударная также отражается от препятствий и в том числе - от стен домов. В результате многократных отражений вдоль улицы волна бежит с определенной периодичностью. Даже вдали от места взрыва, где интенсивность волны недостаточна для выдавливания стекол, в силу этой периодичности некоторые стекла все же трескаются и лопаются.

- Если же перед окном стоит какое-нибудь сооружение, которое способно выполнить функцию экрана, то в таких зданиях окна могут не выпадать. В то же время в других рядом строениях окна будут выпадать. Эти экраны отражают волны, поэтому окна и стоят, – рассказывает KP.UA доктор технических наук Наталья Зуевская.

Еще один эффект наблюдается в узких улицах. Это явление хоть и встречается реже, но также обладает разрушительной силой (иногда даже выше, чем действие первичного удара волнового фронта). Волна сжатия, распространяясь вдоль улицы, выгоняет из нее воздух. Образующееся таким образом разрежение воздуха вырывает окна и двери наружу.

Насколько наши дома готовы ее отразить?

Готовы, но лишь частично. Все зависит от запаса прочности здания. Понятное дело, что большинство домов строились без учета возможного риска воздействия ударной волны.

– Строители не привыкли работать с динамическими волнами. Дома ориентированы на статические нагрузки. То есть построили, нагрузили грунты, и сооружение так и стоит… Это статическая нагрузка. Действие взрыва – это совсем другой принцип. Это динамические волны, они уходят от 3 до 8 миллисекунд. Сначала на объект идет мощная нагрузка, а потом разгрузка. Потому и разрушаются конструкции после воздействия на них ударной волны, - говорит Наталья Зуевская.

По мнению ученой, сегодня при строительстве нужно учитывать опыт стран, находящихся в состоянии постоянного риска обстрелов. В первую очередь, речь идет об Израиле.

– У них есть строительные стандарты для новых сооружений. Они предусматривают обязательно углубленный фундамент, в которых располагают паркинги, которые также служат и бомбоубежищами. Также у них предусматривают увеличение диаметра арматуры при строительстве, чтобы придать дому дополнительную стойкость, - говорит наша собеседница.

Чем волна опасна для человека?

Главной причиной травм попавшего под действие ударной волны на открытом пространстве человека становится мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, переломы и вывихи. Если же человек находится в закрытом помещении, но не в укрытии, тогда главная опасность от ударной волны – обломки разрушенных стен, и наиболее многочисленные случаи – порезы от разбившегося стекла.

Почему ударная волна выбивает в окнах стекла и зачем их заклеивать?

На стекло ударная волна воздействует как обычный удар (как, например, футбольным мячом), поэтому оно и вылетает.

Может ли помочь в этом случае заклеивание окон? Ну, как минимум, это уменьшит мелкую вибрацию, повышая шансы для стекла выстоять. И по большому счету, не особо важен материал, используемый вами для этих целей. Будь то обычный прозрачный или строительный скотч, полоски картона или старых газет. Точно так же не важно, каким узором вы «украсите» ваши окна. Но чем больше заклеек будет использовано на стекле, тем больше шансов, если оно все-таки не выдержит и пойдет трещинами, что не разлетится по всей комнате мелкими осколками.

Еще один вариант – не плотно закрывать окна при риске «прилета». После объявления воздушной тревоги нужно перевести окна в режим проветривания, а уж потом идти в убежище. Есть шанс, что окно просто распахнется, рама может изогнуться, а сам стеклопакет выдержит (правда, тут речь о системе пластиковых окон). А чем "старше" стекло (оно ведь тоже со временем «устает») и рамы окна, тем меньше у него шансов выдержать ударную волну.