Чем выше над земной поверхностью произошел взрыв, тем меньше в радиоактивном облаке содержится грунта. При высотном ядерном взрыве радиоактивное облако и вовсе не содержит грунта, что вполне естественно.
Огненный шар, образовавшийся после наземного ядерного взрыва, поднимается со скоростью примерно 100 м в секунду. При этом он постепенно растет, сворачивается в тор и превращается в облако. Это облако постепенно теряет плавучесть по мере того, как оно вступает во все более разреженные слои атмосферы. Наконец, оно достигает высоты, где действующие на него силы заставляют его остановиться. Здесь равнодействующая всех действующих на облако сил равна нулю, поскольку масса радиоактивного облака сравнивается (равняется) массе вытесненного облаком воздуха. Высота этого нулевого уровня зависит как от мощности ядерного взрыва, так и от условий в самой атмосфере, прежде всего от высотного распределения температуры.
Если ядерные взрывы будут происходить в воздухе, то испарение вещества грунта будет ограничено. Ю. А. Израэль установил, что в этом случае общее количество инертного вещества, которое превратится в высокодисперсные аэрозольные частицы, ограничится десятками тысяч тонн. Но когда будут преобладать наземные ядерные взрывы, то количество испаренного вещества в десять — сто раз будет больше. Оно может достигнуть высот 10–40 км. В стратосфере оно образует подушку и сможет продержаться там даже годы. Мы уже говорили о том, что аэрозоли в стратосфере не вымываются осадками (дождями, снегом, градом), поскольку они находятся значительно выше погодного слоя.
Для нас неважно, кто получил данный конкретный результат. Главное, чтобы ему можно было доверять. А здесь отобраны только такие результаты, которые признаются всеми специалистами и которым можно доверять. Поэтому мы не приводим авторов, которые рассчитывали те или другие сценарии. Читателю это не нужно.
Было получено расчетным путем, что при взрыве ядерных зарядов общей мощностью 5000 Мт, общее количество вещества в радиационном облаке, которое образовалось после взрыва, достигает 9,6 × 108 тонн. Значительная часть этого вещества (80 %) достигает высот стратосферы. Маленьких частиц, размером менее одного микрометра, имеется в таком облаке 8,4 % (по массе). Поэтому масса частиц, которые образовались путем испарения вещества при взрыве (высокодисперсных, которые очень эффективно рассеивают солнечное излучение) и которые достигают высот стратосферы, достигает 80 миллионов тонн.
Напомним, что через месяц после извержения вулкана Эль-Чичон в 1982 году количество частиц стратосферного аэрозоля, размером менее одного микрометра, составило 23 миллиона тонн. Спустя шесть месяцев их осталось там 8,3 миллиона тонн. При извержении вулкана Кракатау образовалось около 30 миллионов тонн частиц (всех размеров). Поясним, что способность частиц рассеивать солнечный свет зависит от их размеров. Поэтому, чтобы рассчитать способность всего облака частиц разных размеров рассеивать и поглощать солнечный свет, надо знать, сколько в облаке частиц разных размеров. Другими словами, надо знать распределение частиц по размерам и количество частиц каждого размера, или размеров «от» и «до». Этот вопрос для специалистов, рассчитывающих последствия ядерных взрывов, является одним из основных.
В других расчетах за начальные условия были приняты такие, когда у поверхности Земли производятся больше ядерных взрывов, чем в предыдущем сценарии, но мощность каждого из них значительно меньше. Получается, что в нижней атмосфере (в тропосфере) в результате этих взрывов может находиться 200–500 Мт пыли. Это частицы всех размеров. Среди них будет находиться примерно 8 % (то есть 17–40 Мт по массе) частиц с размерами меньше одного микрометра, которые особенно эффективно рассеивают солнечное излучение. Из нижней части тропосферы пыль вымывается осадками достаточно быстро. Но в верхней тропосфере выше погодного слоя занесенная туда пыль продержится в несколько раз дольше.
В одном из сценариев «было взорвано» 100 водородных бомб, каждая мощностью 20 Мт. Расчеты показывают, что радиационное облако от такого коллективного взрыва должно остановиться (стабилизироваться) на высотах между 19 и 37 км. Это значит, что в этом случае вся поднятая с поверхности Земли пыль окажется на высотах стратосферы. Причем ее там окажется немного. Если считать, что на 1 Мт взрывной мощности поднимается (образуется) 0,3 Мт пыли, то это значит, что в случае взрыва 100 водородных бомб мощностью 20 Мт каждая в стратосфере окажется от 200 до 1000 Мт пыли. Из этих тысячи миллионов тонн пыли примерно 50 миллионов тонн составят высокодисперсные (мелкие) частицы, размеры которых меньше одного микрометра. Кстати, время жизни частиц в стратосфере, так же как и в тропосфере, зависит от их размеров. Если частицы выпадают вниз, то их жизнь в стратосфере заканчивается. Так определяется время жизни.