Ядерный взрыв начинает нагревать породу вокруг эпицентра.
Порода испаряется. В результате исчезновения испарившейся породы возникает т.н. «первичная полость», наполненная бывшей породой, перешедшей в газообразное состояние. Исключительно высокое давление газов внутри полости стремится к её расширению. Расширение полости происходит за счёт окружающего слоя пока ещё твёрдой породы.
Полость достигает конечного «вторичного» размера за счёт того, что высокое давление газов расширяет полость от её первичного размера (показан пунктирной линией) до её вторичного размера. Поскольку расширение было за счёт окружающего слоя породы, этот окружающий слой породы оказывается очень плотно спрессованным.
Окончательная картина: белым цветом показана полость (её вторичный размер); синим – т.н. «зона смятия» - т.е. порода, полностью превращённая в микроскопический порошок с размером частицы порядка 100 микрон [сравнимо с диаметром человеческого волоса]; зелёным – т.н. «зона дробления» - т.е. зона частично или полностью раздробленной породы.
Диаграмма выше показывает все важные физические процессы при идеально глубоком (т.е. находящемся на достаточном удалении от поверхности земли) подземном ядерном взрыве. Из неё можно уяснить, что исключительно высокое давление испарённой породы внутри полости делает как минимум две важные вещи. 1) Оно расширяет саму полость от «первичного» размера до «вторичного». 2) Потому, что расширение происходит за счёт окружающих слоёв твёрдой породы, оно производит две зоны повреждений вокруг полости; каждая из эти двух зон представляет из себя разную степень повреждения этой породы.
Зона, непосредственно примыкающая к полости, на ядерном жаргоне называется «зоной смятия». Толщина этой зоны может быть сравнима с диаметром полости, а сама эта зона наполнена очень странным материалом: породой, полностью измельченной в порошок. Порошок является микроскопическим, со средним размером частицы порядка 100 микрон [чуть меньше толщины человеческого волоса]. Более того, данное состояние вещества внутри «зоны смятия» является уникальным – оно не встречается нигде в природе кроме как после подземных ядерных взрывов.
Если вы возьмете в руки камешек из этой зоны, но сделаете это очень аккуратно, то он всё ещё будет держаться вместе как одно целое и будет напоминать камень и по форме и по цвету. Однако стоит всего лишь сжать этот «камень» пальцами и он тут же рассыплется в микроскопический порошок, из которого он и состоит. Далее за «зоной смятия» зона на профессиональном жаргоне называется «зоной дробления». Эта зона наполнена породой, раздробленной на различные куски – от очень мелких (размером в миллиметры), до относительно крупных фрагментов. Чем ближе к границе «зоны смятия», тем меньше будут такие куски, и чем дальше от эпицентра – тем крупнее. И, наконец, за границами «зоны дробления» практически не просматривается повреждений окружающей породы.
Однако выше мы рассмотрели физические процессы, которые справедливы для «идеально глубокого» подземного ядерного взрыва. Когда же ядерный заряд закопан недостаточно глубоко, картина будет слегка иной. Зоны «дробления» и «смятия» уже не будут идеально круглыми, как в предыдущем случае. Они будут скорее эллиптическими – т.е. сравнимыми по форме с яйцом, острый конец которого нацелен вверх, или даже ещё более вытянутыми вверх по сравнению с яйцом. Это происходит за счёт того, что давление испарённых газов встречает меньше сопротивления по направлению к земной поверхности (поскольку в этом случае поверхность находится слишком близко), и поэтому как «зона смятия», так и «зона дробления» распространяются вверх гораздо дальше, чем в любом другом направлении.
Рисунок выше является иллюстрацией сопротивления окружающей породы в случае, когда полость находится на небольшой глубине. Очевидно, что сопротивление материалов со стороны поверхности земли будет меньшим по сравнению с сопротивлением материалов в любом другом направлении. А поскольку всё и всегда распространяется только по пути наименьшего сопротивления, становится понятно, почему такая полость распространяется преимущественно в сторону земной поверхности и почему она никогда не будет идеально круглой формы. Форма такой полости всегда будет эллиптической.
Когда распространяющиеся вверх верхние границы «зоны дробления» и «зоны смятия» встречают фундамент сносимой Башни, картина будет отличаться ещё сильнее. Потому, что материалы, из которых сделана Башня, отличаются от окружающей гранитной породы в смысле сопротивления материалов. Кроме того, внутри самой Башни имеется множество пустого места, в то время, как гранитная порода в любом другом направлении (в стороны и вниз) является цельной. Поэтому распространение верхних границ зон «дробления» и «смятия» по телу Башни будет наибольшим.
В случае Башен-Близнецов и Сиэрс Тауэр «зона дробления» может вполне распространиться на высоту 350-370 метров, в то время как «зона смятия», которая продвигается сразу следом, может достигнуть 290-310 метров. Однако в случае более короткого здания №7 ВТЦ оно целиком попадает в «зону смятия» – т.е. оно превращается в порошок полностью. Способность ядерного взрыва превращать в порошок сталь и бетон в равной мере является одной из его уникальных особенностей.
