При взрыве бомб, тротиловый эквивалент которых составляет миллионы тонн, радиоактивное облако попадает в стратосферу, достигая высоты 30 километров и более. Выпадение радиоактивных частиц в этом случае происходит медленней, большая часть их может оставаться в атмосфере длительное время. Попадая в стратосферу, пыль подвергается действию ветров, дующих преимущественно на запад и восток со скоростью, равной примерно 1000 километров в сутки. Сначала продукты деления попадают из стратосферы в тропосферу, по всей вероятности, путем турбулентной диффузии, а оттуда вместе с осадками выпадают на землю. Поскольку процесс выпадения продолжается довольно долго, то заражение земной поверхности обусловливается почти исключительно долгоживущими продуктами деления, вроде стронция 90 и цезия 137. В течение года, как показывают измерения, оседает от 10 до 20 процентов пыли, образовавшейся при мощном термоядерном взрыве.
Размеры зараженного радиоактивными веществами участка местности или водной акватории и степень заражения зависят главным образом от мощности и вида взрыва, а также от метеорологических условий. Ядерные взрывы, проведенные Соединенными Штатами в Тихом океане, сопровождались значительным выпадением радиоактивных осадков на большой площади открытого моря, островов и других территорий бассейна океана.
В американской печати сообщалось, что при наземном взрыве термоядерного устройства (тротиловый эквивалент 12–14 миллионов тонн), проведенном США в Тихом океане 1 марта 1954 года, радиоактивному заражению подверглась территория, вытянутая по ветру на 350 километров и имеющая ширину до 64 километров. С наветренной стороны радиоактивность была обнаружена на расстоянии до 32 километров. При пребывании на открытом месте в течение 36 часов человек подвергался смертельной опасности на расстоянии до 220 километров от места взрыва. Японское рыболовное судно «Счастливый дракон», находившееся в момент испытаний примерно в 140 километрах от места взрыва, оказалось в полосе выпадения радиоактивной пыли. Все рыбаки перенесли тяжелую лучевую болезнь, а один из них умер.
Американские ядерные взрывы на Тихом океане создают угрозу для мирного морского судоходства. Летом 1958 года, во время проведения американцами самой крупной серии испытаний ядерного оружия, подверглись интенсивному радиоактивному облучению японское исследовательское судно «Такуио», проводившее научные работы по плану Международного геофизического года в районе Тихого океана, и сопровождавшее его патрульное судно «Сацума». На этих судах заболели 37 человек команды. Оба судна вынуждены были покинуть опасный район.
Досрочно в июне 1958 года возвратилось из третьего рейса по программе Международного геофизического года и советское экспедиционное судно «Витязь». Научные работы, проводившиеся в центральной части Тихого океана, невозможно было продолжать из-за повышенной радиоактивности.
Радиоактивные вещества вместе с воздухом могут попасть в жилые помещения корабля, а также в машиннокотельные отделения и создать там значительные уровни радиации. Не исключена возможность попадания радиоактивных веществ и в питьевую воду, если водоиспарительные установки не оборудованы соответствующими фильтрами. Зараженная вода, используемая для технических целей, также может быть опасной для корабельного состава.
Серьезной угрозе вследствие ядерных испытаний, проводимых США в Тихом океане, подвергаются и люди, находящиеся за пределами установленной американцами зоны. Значительную опасность для жизни представляет радиоактивное загрязнение морской воды и заражение рыбы, которую употребляют в пищу жители островов. Известно много случаев, когда выловленную рыбу приходилось уничтожать, так как она оказывалась радиоактивной. Так, в 1954 году в ряде случаев подлежала уничтожению рыба, выловленная на большом пространстве в виде сектора радиусом более 3000 километров (с центром в районе Бикини). Радиоактивные вещества из морской воды вначале поглощаются планктоном — мельчайшими плавающими в воде организмами, а планктон в свою очередь поглощается рыбой. Измерения показали, что радиоактивность, накопившаяся в планктоне и рыбе, в то время в сотни и даже тысячи раз превышала активность морской воды.
До последнего времени предполагалось, что глубинные воды океана не перемешиваются, и на этом основании считалось возможным захоронение радиоактивных отходов атомной промышленности в глубоководных впадинах. В этой связи полагали безопасным с точки зрения радиоактивного заражения и глубокий подводный взрыв. Фактические данные океанографических исследований, выполненных советскими учеными в 1957–1958 годах на экспедиционном судне «Витязь», доказали, что глубинные воды интенсивно перемешиваются в горизонтальном и вертикальном направлениях и, следовательно, радиоактивные вещества неизбежно попадут в поверхностные слои океанской воды и рано или поздно будут поглощены растительными и животными организмами.