Gli effetti di un’esplosione nucleare, sebbene possano variare di intensità a seconda della tipologia di bomba utilizzata, rimangono a grandi linee invariati. Essi si possono dividere in tre categorie: effetti meccanici, effetti termici ed effetti radioattivi.
Effetti meccanici
Gli effetti meccanici sono una conseguenza delle alte temperature e pressioni che si vengono a generare, le quali causano un’espansione di gas che genera un’onda di sovrappressione definita come onda d’urto. Essa non influisce molto sulle persone quanto più sugli edifici, causandone il crollo nelle aree circostanti anche a distanza di decine di chilometri. Al contrario i venti ad alta velocità che accompagnano l’onda d’urto, generati sempre dall’espansione dei gas, sono in grado di trasportare detriti che possono causare molte vittime o anche scagliare via le vittime stesse. Un fattore molto importante che determina l’intensità di questi effetti è l’altitudine a cui la bomba viene fatta detonare: se l’altitudine è troppo elevata l’onda d’urto non raggiungerà la superficie o il suo effetto sarà limitato, mentre se è troppo bassa essa verrà in gran parte assorbita dal terreno.
Il seguente grafico mostra come, in funzione dell’altezza alla quale una bomba da 1 chilotone verrà fatta detonare (riportata sull’asse y), fino a quale distanza (riportata sull’asse x) verrà generata una certa sovrappressione (es. facendo detonare la bomba a 500 m di altezza i bersagli subiranno un aumento di pressione compreso tra i 10 e i 5 psi (libbre per pollice quadrato = 6,805x10-2 atmosfere) in un raggio di 350 metri mentre dai 350 metri fino ai 700 metri l’aumento sarà compreso tra i 5 e i 3 psi e così via). L’altezza ottimale è ottenuta a partire dalla sovrappressione che si desidera produrre, scelta in base al tipo di obiettivo, osservando a quale altezza essa interessa la massima area.
Effetti termici
Ustioni di una sopravvissuta di Hiroshima
Gli effetti termici sono dovuti alle alte temperature generate dalle reazioni nucleari. Subito dopo l’esplosione si verifica un lampo di luce improvviso dovuto alla formazione di una sfera incandescente di gas aventi temperature paragonabili a quelle del Sole, che poi si disperderà formando la nube che per la sua forma viene detta “fungo” (“mushroom cloud”). Questo lampo di luce iniziale può portare ad un accecamento temporaneo ma può causare anche danni permanenti alla retina. Per le sue alte temperature questa sfera incandescente emette una notevole quantità di radiazioni termiche le quali danno origine ad una grande quantità di incendi e portano anche gravi danni alle persone soprattutto sotto forma di ustioni. Gli incendi possono essere causa di un enorme numero di vittime poiché possono espandersi fino a diventare vere e proprie tempeste di fuoco (incendi talmente vasti da creare e mantenere dei sistemi di vento dovuti alla salita dell’aria calda e al conseguente movimento di aria fredda verso di essi, generando in tal modo venti così forti da risucchiare persone e oggetti all’interno dell’incendio) come successe a Hiroshima dove essa si diffuse per 11,4 km2.
Effetti radioattivi
Gli effetti radioattivi sono solo una piccola parte dell’energia emessa (circa il 15%), la quale viene rilasciata per lo più attraverso gli effetti meccanici e termici, ma nonostante ciò sono tra quelli più spaventosi. Essi si possono dividere ulteriormente in radiazione iniziale, costituita dall’insieme delle varie radiazioni nucleari prodotte nelle reazioni, e in radiazione residua, causata dopo l’esplosione dal materiale radioattivo residuo.
Più precisamente con radiazione iniziale si intende l’insieme di radiazioni emesse entro un minuto dalla detonazione. Essa è costituita principalmente da raggi γ (gamma) e da neutroni (le altre particelle prodotte come gli elettroni emessi dal decadimento β- hanno una vita breve e quindi non raggiungono la superficie terrestre) che hanno entrambi alte capacità penetrative e quindi hanno la possibilità di causare un alto numero di vittime in quanto risultano letali se ricevuti in grandi dosi. In piccole quantità invece i neutroni sono in grado di creare isotopi degli atomi che colpiscono, i quali sono radioattivamente instabili, mentre i raggi γ possono aumentare la probabilità di errori nella duplicazione del DNA, soprattutto nelle cellule che si duplicano più frequentemente, causando la comparsa di mutazioni e aumentando quindi anche la probabilità che si sviluppino dei tumori.
Un effetto secondario ma comunque importante della radiazione iniziale è quello della generazione di un impulso elettromagnetico o EMP. I raggi γ infatti possiedono energie sufficienti per ionizzare gli atomi ovvero far liberare degli elettroni, (per questo essa viene anche definita come radiazione ionizzante) i quali essendo leggeri sono spazzati via dall’esplosione. Di conseguenza le molecole che costituiscono l’aria vengono ionizzate su larga scala facendo così sviluppare un ampio e intenso campo magnetico. Pertanto nei circuiti elettronici si vengono a creare delle correnti indotte causandone il malfunzionamento o la rottura.
Gli effetti di questo impulso possono manifestarsi anche a decine, centinaia o anche migliaia di chilometri dal sito dell’esplosione a seconda dell’altitudine a cui essa è avvenuta. Nel 1962 l’EMP prodotto da un test nucleare statunitense ad alta quota sull’Atollo Johnston produsse effetti anche nelle isole Hawaii (a più di mille chilometri di distanza).
Un'altra conseguenza della ionizzazione dell’aria è data dal fatto che queste cariche e campi elettrici interferiscono con le onde radio, le quali non sono altro che onde elettromagnetiche, impedendo così le comunicazioni.
Le radiazioni residue, ovvero quelle emesse dopo un minuto dalla detonazione, riguardano principalmente il fenomeno di “fallout”. Con questo termine si intende la dispersione nell’ambiente di materiali radioattivi residui dalle reazioni nucleari o resi radioattivi in seguito all’assorbimento di neutroni. Sebbene la maggior parte di essi decade in un tempo abbastanza rapido ciò comporta una contaminazione del suolo e delle acque nelle zone circostanti. Ad Hiroshima dopo l’esplosione della bomba atomica si verificò quella che venne poi definita come “pioggia nera” che era altamente contaminata da polveri radioattive che avvelenarono molte persone aumentando così le vittime. Le persone che vennero a contatto con essa morirono o svilupparono malattie dovute all’esposizione alle radiazioni. Parte delle particelle radioattive può anche essere trasportata in altre zone dal vento, anche se in piccole quantità, creando quindi un inquinamento più su larga scala.