II. Взрывы
Под взрывом, как уже было сказано, имеем в виду быстрое выделение энергии в ограниченном пространстве. Из взрывов самым сильным был, конечно, создавший всю видимую Вселенную так называемый Большой взрыв, от центра которого до сих пор разбегаются все галактики. Затем идут взрывы Сверхновых и прочие космические катастрофы. На Земле крупнейший взрыв был, по-видимому, 65 миллионов лет назад при падении крупного метеорита или астероида (диаметр оценивается в 10 км) на полуостров Юкатан. При этом возник кратер Чикскулуб диаметром 200 км, а пыли было поднято взрывом столько, что несколько лет на всей Земле был холод, и именно тогда вымерли динозавры. Подробнее о «космической угрозе» см. [1] (почти все статьи там на эту тему). Из рукотворных взрывов отметим только один из числа тех, которые не планировались. В немецком городе Оппау на складе химического завода взрывами дробили слежавшуюся смесь удобрений- аммиачной селитры и сернокислого аммония. Считалось, что такая смесь не способна детонировать, и около 2000 дроблений подрывами прошли благополучно, но после очередного подрыва 21.09.1921 г. на месте склада образовалась выемка размером 16510020 м.
Далее мы исключаем из рассмотрения «предсказуемые» взрывы, чем-либо инициированные (детонатором, искрой, ударом) и обсудим с разной степенью подробности только «наиболее коварные», происходящие как бы без видимой причины, а точнее – вызванные нарушением равновесия при медленном изменении внешних условий. Будут рассмотрены механические взрывы (землетрясения), взрывной фазовый переход (кристаллизация переохлажденной жидкости, вскипание перегретой жидкости и перегретого кристаллогидрата), «несанкционированный» ядерный взрыв, тепловой взрыв экзотермически реагирующего вещества – адиабатический и с теплоотводом, тепловой взрыв в проточном химическом реакторе, электрический пробой диэлектриков, тепловой взрыв при спекании инертного металлического порошка.
2.1. Землетрясение как аналог скрипа дверной петли
Рис.2. Сдвиг прижимаемых негладких поверхностей
Рассмотрим «под микроскопом» две трущиеся поверхности, например относящиеся к элементам дверной петли. Нижний элемент неподвижен, на верхний действуют прижимающая и сдвигающая силы, обеспечивающие контакт и непрерывное движение. Рассматривая локальную картину в зоне контакта, легко понять, что здесь по мере движения верхней части устройства (петли) нижний и верхний микровыступы вступают в контакт, упруго деформируются и через некоторое время резко, «со щелчком», выходят из контакта (а он при этом благодаря непрерывному действию прижимающей силы возобновляется где-то в другом месте). Неодинаковость скоростей входа в контакт и выхода из него вызвана небольшим упругим «наклоном» выступов при деформации. Легче всего это понять на примере выступов в виде тонких упругих пластинок, «торчащих» из соответствующего элемента. Таким образом, после завершения каждого контакта по обоим элементам распространяется вызванное «щелчком» упругое возмущение. А поскольку контактов много и происходят они часто, совокупность элементарных «щелчков» мы воспринимаем как звук, а точнее – скрип.
Эта же физическая картина пригодна для описания процессов в районе наползания одной тектонической плиты на другую. Разница только в масштабах и в скорости сдвига. Кроме того, в геологическом процессе деформации не чисто упругие, а упруго-пластические. Тем не менее упругая составляющая есть, потенциальная энергия упруго деформированных выступов плит велика и «щелчок» быстрого ее высвобождения и есть землетрясение.