گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
اگر انفجاری در نزدیکی شما رخ دهد، پناه گرفتن پشت دو مانع محکم میتواند جانها را نجات دهد. قانون دو دیوار دلیل علمی پشت این توصیه است.
انفجار پدیدهای است که در اثر آزاد شدن ناگهانی و فوقالعاده سریع انرژی در فضایی محدود رخ میدهد و در نتیجه، گازهایی با دما و فشار بسیار بالا تولید میشوند. این فرایند سبب فشردهسازی ناگهانی محیط اطراف از جمله هوا، آب یا خاک و شکلگیری جبههای از فشار شدید میشود که با سرعتی بیشتر از صوت به صورت موجی شعاعی از مرکز انفجار گسترش مییابد.
چنین موجی قادر است سازهها را ویران و جان انسانها را به خطر بیندازد. درک ماهیت موج انفجار تنها برای نیروهای نظامی یا مهندسان سازه ضروری نیست، بلکه برای ساکنان مناطق پرخطر نیز حیاتی است. در این مطلب از رسانه گجت نیوز سازوکار فیزیکی انفجار، مفهوم فاصله ایمن و نقش حیاتی قانون دو دیوار در حفظ جان انسانها را مورد بررسی قرار میدهیم.
نقش قانون دو دیوار در کاهش اثرات فاز مثبت و منفی انفجار
انفجار در واقع به معنای آزاد شدن ناگهانی و فوقالعاده سریع انرژی در یک حجم محدود است که در زمان بسیار کوتاه، موجب تولید گازهایی با دما و فشار بسیار بالا میشود. این انرژی آزادشده میتواند ناشی از دلایل شیمیایی، فیزیکی یا حتی هستهای باشد و در کسری از ثانیه حجم محیط اطراف را دچار دگرگونی اساسی کند.
در اثر این پدیده، محیط اطراف به صورت آنی فشرده میشود و همین فشردهسازی سریع، یک جبهه عظیم از فشار بیشازحد را ایجاد میکند که با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت صوت و بهصورت شعاعی از مرکز انفجار به بیرون گسترش مییابد. این موج فشار همان عامل اصلی تخریب، صدمات فیزیکی و ویرانی سازهها است که لزوم آگاهی از قانون دو دیوار را چند برابر میکند.
در فیزیک دینامیک سیالات، نمودار فریدلندر به عنوان مدل پایهی تغییرات فشار در یک انفجار شناخته میشود. این نمودار شکل خاصی از تغییرات ناگهانی و نوسانی فشار را نشان میدهد که شامل دو فاز متمایز مثبت و منفی است و در مجموع رفتار کامل موج انفجار را توضیح میدهد.
- چگونه از خود در برابر موج انفجار محافظت کنیم؟
- آمریکا تاکنون برای جنگ با ایران چقدر هزینه کرده است؟
- حمله هوایی به ساختمان بانک سپه؛ بانکها در تیررس دشمن
۱. فاز مثبت (فشار بیشازحد): در این مرحله، فشار محیط در حد میکروثانیه با جهشی ناگهانی از مقدار معمول اتمسفری فراتر میرود و به نقطه اوج خود میرسد. این افزایش شدید فشار، همان جبهه اولیه یا موج شوک اصلی است که بهمحض برخورد با سازهها یا بدن موجودات زنده، بیشترین آسیب را وارد میکند. قدرت تخریب این فاز به اندازهای زیاد است که میتواند دیوارهای بتنی ضخیم را ترک دهد، شیشهها را خرد کند و حتی با نفوذ به داخل بدن انسان باعث پارگی ریه، آسیب به پرده گوش و خونریزی داخلی شود.
۲. فاز منفی (خلأ نسبی): پس از عبور موج اولیه، فشار محیط بهطور ناگهانی کاهش یافته و به زیر مقدار استاندارد اتمسفر میرسد. در این لحظه، نوعی مکش یا خلأ نسبی پدید میآید که باعث جریان برگشتی هوا، گرد و غبار و ذرات معلق به سمت مرکز انفجار میشود. این بازگشت هوا، علاوه بر بالا بردن تراکم ذرات آلاینده میتواند سازههایی را که در فاز اول ضعیف شدهاند، کاملاً واژگون یا فروپاشیده کند. قدرت تخریب فاز منفی معمولاً کمتر از فاز مثبت است، اما تداوم زمانی آن بیشتر بوده و به همین دلیل در سازههای نیمهویران اثرات مخربی ادامهدار دارد.
اثر باد انفجار بر اجسام، سازهها و انسانها
همزمان با تغییرات فشاری در دو فاز بالا، پدیدهای قدرتمند به نام باد انفجار شکل میگیرد. این جریان ناشی از حرکت هوای فشرده شده در اثر جبههی موج است که با سرعتی گاه تا چند صد متر بر ثانیه حرکت میکند. باد انفجار در عمل، نیروی مداومی است که پس از گذر موج اولیه باقی میماند و میتواند اجسام سنگین، خودروها، انسانها و قطعات ساختمانی را به پرتابههای مرگبار تبدیل کند.
در انفجارهای بزرگ سرعت باد انفجار ممکن است از 500 متر بر ثانیه نیز فراتر رود، در حالی که دمای هوای فشرده گاهی به بیش از 2000 درجه سانتیگراد میرسد. همین ترکیب گرما و فشار است که باعث سوختگی، خفگی یا از دست رفتن هوشیاری افراد نزدیک به مرکز انفجار میشود. در محیطهای بسته این باد خطرناکتر است، زیرا پس از بازتاب از دیوارها، چندین موج ثانویه به وجود میآید که میتواند قدرت تخریب را چند برابر کند.
عوامل مؤثر بر شدت تخریب ناشی از موج انفجار
شدت خرابی ناشی از موج انفجار به مجموعهای از عوامل وابسته است که در محاسبات مهندسی ایمنی و طراحی سازهها در برابر انفجار لحاظ میشوند:
- اوج فشار اولیه: بیشترین فشار لحظهای که به سطح هدف وارد میشود؛ عامل مستقیم تخریب مکانیکی سازهها و آسیبهای بیولوژیکی در انسانها.
- مدتزمان تداوم: هر چه زمان اعمال فشار بیشتر باشد، انرژی منتقلشده افزایش یافته و پایداری سازهها کاهش مییابد. برای مثال، موج انفجاری با فشار کمتر اما زمان طولانیتر ممکن است بهطور مؤثرتر دیوار یا سقف را فرو بریزد.
- محیط انتشار: رفتار موج در محیطهای مختلف متفاوت است. در هوا، انرژی سریعتر افت میکند، در حالی که در آب به دلیل چگالی بالاتر، موج انفجار تا دهها برابر قدرتمندتر و پایدارتر باقی میماند. از همین رو انفجار زیرآبی یکی از خطرناکترین انواع انفجار از نظر انتقال انرژی است.
- فاصله از مرکز انفجار: شدت فشار به گونهای غیرخطی با افزایش فاصله کاهش مییابد. در نزدیکی نقطه صفر (مرکز انفجار)، فشار ممکن است هزاران برابر فشار اتمسفر باشد ولی در فاصلههای دورتر، افت شدیدی دیده میشود.
- تمرکز محیطی و بازتاب موج: در فضاهای بسته، کوچههای باریک یا میان دیوارهای موازی، امواج بازتاب یافته از سطوح سخت با موج اصلی تداخل میکنند و فشار ناشی از انفجار را بین دو تا نه برابر زیاد میکنند. همین اثر سبب میشود انفجار در مناطق شهری پرجمعیت، بسیار خطرناکتر از محیطهای باز باشد.
قدرت موج انفجار در تسلیحات مدرن
موج انفجار، یکی از سهمگینترین جلوههای آزادسازی ناگهانی انرژی در میدان نبرد امروزی است و موشکهای بالستیک و کروز که ستون فقرات قدرت تهاجمی ارتشهای مدرن محسوب میشوند، عامل اصلی ایجاد این امواج مرگبارند. هر یک از این موشکها معمولاً چند صد کیلوگرم ماده منفجره با چگالی انرژی بسیار بالا حمل میکنند و در لحظه اصابت، انرژی معادل منفجر شدن چندین تن TNT را به صورت ناگهانی آزاد میسازند.
در موشکها و بمبهای امروزی، انرژی انفجار نه تنها از جرم ماده منفجره بلکه از ترکیب شیمیایی دقیق و نحوه تراکم آن در کلاهک ناشی میشود. برای نمونه یک موشک کروز تهاجمی با کلاهکی به وزن تنها ۴۵۰ کیلوگرم میتواند نیرویی معادل انفجار حدود ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم TNT تولید کند. از سوی دیگر، بمبهای هواپرتاب که از جنگنده اف 15، سوخو ۳۴ یا میگ ۳۱ روسی رها میشوند، به دلیل وزن فوقالعاده زیاد کلاهک و نوع مواد انفجاری پرانرژی، امواج انفجاری با قدرت بسیار زیاد ایجاد میکنند.
سازوکار بنیادی ایجاد موج انفجار
فرآیند فیزیکی وقوع انفجار در موشک و بمب ساده، اما از دید علمی و فنی فوقالعاده پیچیده و خطرناک است. در لحظه اصابت ماده منفجره جامد درون کلاهک در طی کسری از هزارم ثانیه دچار واکنش زنجیرهای گرمازا میشود. در این مرحله، دما به چند هزار درجه سانتیگراد میرسد و ماده جامد به گازهای فوقداغ، یونیزه و فشرده تبدیل میگردد.
حجم این گازها چندین برابر حجم اولیه ماده است، اما ظرف محفظه انفجار توان نگهداری آن را ندارد. در نتیجه، گاز فوق فشرده به صورت انفجاری از نقطه آزادسازی به بیرون رانده میشود و هوای اطراف را به جلو میکوبد.
دیوار صوتی و مقیاس فیزیکی قدرت انفجار
در مورد هواپیماهای جنگنده، علاوه بر انفجار ناشی از بمبهایشان، خود حرکت هواگرد نیز میتواند پدیدهای مشابه اما با ماهیت متفاوت ایجاد کند. هنگامی که جنگندهای با سرعتی بیش از سرعت صوت در ارتفاع پایین عبور میکند، به دلیل تراکم و جابهجایی شدید مولکولهای هوا در جلوی سکان، نوعی موج فشاری به نام دیوار صوتی شکل میگیرد. این پدیده گرچه از نظر انرژی چندین درجه کمتر از انفجار است، اما در مکانهای نزدیک به مسیر پرواز قادر است شیشه ساختمانها را خرد کند، درها را از چهارچوب بیرون بکشد و حتی موجب ترک خوردن گچ و دیوارها شود.
موج ضربه صوتی، یکی از علائم شاخص گذر هواگردهای مافوق صوت نظامی است و در برخی عملیاتها میتواند خود به عنوان یک ابزار روانی یا تضعیفکننده دشمن استفاده شود. برای درک ابعاد قدرت موج انفجار کافی است آن را با طوفانهای سهمگین زمینی مقایسه کنیم. راندمان انتقال انرژی در موج انفجار بسیار بیشتر از هر پدیده جوی شناختهشده است.
در قویترین طوفانهای ثبتشده روی زمین، سرعت باد حدود 100 متر بر ثانیه است و میتواند سقف خانهها را جدا کند. اما موج انفجار ناشی از یک موشک تاکتیکی معمولی، فشار لحظهای وارد میکند که دهها برابر بزرگتر از فشار این طوفانهاست، با سرعت باد انفجاری که گاه از 500 تا 600 متر بر ثانیه فراتر میرود.
تفاوت شعاع موج انفجار و شعاع ترکش
نکته بسیار حیاتی در میدان نبرد این است که شعاع خطر ترکش تقریباً همیشه بسیار بزرگتر از شعاع مرگبار موج انفجار است. در انفجار، موج فشاری تنها در محدوده نزدیک عامل مرگومیر در اثر فشار است، اما تکهپارههای فلزی داغ و تیز حاصل از پوسته کلاهک یا سازه موشک میتوانند تا صدها متر دورتر بروند.
بهعنوان مثال یک گلوله توپ ۱۵۵ میلیمتری دارای محدوده تخریب ناشی از فشار حدود ۵۰ متر است. در این فاصله، انفجار قادر است انسان را فقط با اعمال فشار و موج صوتی از پا درآورد. اما ترکشهای آن تا ۴۵۰ متر و در شرایط خاص تا ۲۰۰۰ متر همچنان کشنده باقی میمانند.
- تماشا کنید: چگونه یک کیف نجات برای شرایط جنگی بسازیم؟
- تماشا کنید: هنگام حملات موشکی کجای خانه امنتر است؟
- تماشا کنید: هنگام حمله هوایی در خودرو چگونه خودمان را نجات دهیم؟
قانون دو دیوار؛ سپر لایهای در برابر مرگ
در لحظه وقوع انفجار، زمان به معنای واقعی کلمه به ثانیههایی از طلا تبدیل میشود؛ ثانیههایی که خط باریک میان مرگ و زندگی را ترسیم میکنند. در این شرایط بحرانی، واکنش غریزی بسیاری از انسانها دویدن به سمت خیابان، نزدیک شدن به پنجره برای دیدن محل حادثه، یا حتی ایستادن برای تشخیص جهت انفجار میتواند مرگبارترین تصمیم زندگی باشد. در چنین لحظات حیاتی باید قانون دو دیوار را اجرا کرد که در تمام پروتکلهای ایمنی جنگهای شهری بهعنوان استاندارد طلایی زنده ماندن شناخته میشود.
قانون دو دیوار میگوید پناهگاه باید حداقل دو دیوار مستحکم بین خود و فضای بیرون داشته باشد. معنای فیزیکی آن این است که انرژی موج انفجار که از مرکز حادثه به صورت شعاعی گسترش مییابد، هر بار با عبور از سطحی مقاوم بخشی از توان تخریبیاش را از دست میدهد.
در قانون دو دیوار، دیوار اول اولین خط دفاعی است و بار سنگین فشار اولیه و ترکشها را جذب میکند و حتی ممکن است فرو بریزد. دیوار دوم، محافظ واقعی بدن انسان است؛ ترکشها، آجرهای خردشده و خردهشیشههای پرتابشده از دیوار نخست را مهار میکند. مطالعات ساختاری نشان میدهد اگر فاصله شما با بیرون توسط دو دیوار آجری یا بتنی جدا باشد، احتمال زنده ماندن در انفجار تا ۶۵ درصد افزایش پیدا میکند.
دلیل این امر خاصیت جذب انرژی لایهلایه در مصالح است؛ هر دیواره بهطور متوسط تا ۴۰ درصد از فشار موج ضربهای را مستهلک میکند. در نتیجه هرچه تعداد لایههای سازهای میان شما و محیط بیشتر باشد، شدت فشار، دما و سرعت باد انفجاری بهطرز چشمگیری کاهش مییابد.
بهترین نقاط ساختمان بر اساس رفتار سازهای
1. راهروهای داخلی: این نواحی معمولاً در مرکز ساختمان قرار دارند، بدون پنجره هستند و از هر طرف توسط دیوارهای سازهای احاطه شدهاند. به دلیل محصوربودن بین جرمهای سنگین سازه، موج انفجار نمیتواند به طور مستقیم به داخلشان نفوذ کند. راهروها بهترین مکان برای پناه گرفتن سریع در منازل مسکونی هستند.
2. حمام و سرویس بهداشتی: این فضاها کوچک و محکم هستند؛ به خاطر وجود لولهکشی، دیوارهای تقویتشده، کاشیکاری و سیمانکاری چندلایه، خاصیت انعطافپذیری سازه در برابر ارتعاش را دارند. ساختارشان گاز فشار را به سرعت از سطح پراکنده میکند و خطر فروریزی را کاهش میدهد.
3. راهپلهها و پاگردهای داخلی: ستونهای عمودی و دیوارههای اطراف باکس راهپله معمولاً از قویترین بخشهای اسکلت ساختمان به شمار میروند. باکس پلهها به دلیل طراحی برای تحمل نیروهای وزن و زلزله، در برابر موج انفجار نیز استحکام قابل توجهی دارد. اگر امکان دسترسی به طبقه همکف ندارید، پناه گرفتن پشت دیوارههای پله یا زیر پاگرد انتخابی هوشمندانه است.
توصیه علمی درباره باز نگه داشتن دهان هنگام انفجار
هنگامی که موج انفجار، یعنی یک توده مافوقصوت از هوا با فشار چندین برابر جو به انسان برخورد میکند، لحظهای رخ میدهد که فشار بیرونی بر سر و گوش افزایش مییابد. اگر دهان کاملاً بسته باشد، تمام این نیروی اضافه تنها به بخش بیرونی پرده گوش وارد میشود و خطر پارگی یا خونریزی گوش داخلی وجود دارد.
با باز نگهداشتن دهان، در واقع مسیر ارتباطی میان هوای بیرون و گوش داخلی از طریق لوله استاش فعال میشود. این لوله فشار را از راه حلق و مجاری تنفسی به پشت پرده گوش منتقل کرده و باعث تعادل نسبی فشار بین دو سمت پرده میشود. شواهد پزشکی نشان دادهاند که با اجرای این حرکت احتمال آسیب شدید دستگاه شنوایی تا ۳ برابر کاهش مییابد.
- هشدار جدی سازمان هواپیمایی کشور به ایرلاینها؛ اطلاعیه مهم برای مسافران
- انواع پناهگاه در شرایط جنگی و ویژگیهای آن؛ راهنمای سریع امنیت در بحران
- راهنمای حیاتی زنده ماندن زیر آوار؛ در زمان بمباران و تخریب ساختمان چه کنیم؟
اصول پناهگیری در فضای باز
اگر انفجار را در محیط باز، خیابان یا میدان مشاهده کردید، دویدن ممنوع است. سرعت موج انفجار هزاران کیلومتر بر ساعت است و در این حالت بهتر است با اجرای دقیق مراحل زیر عمل کنید:
1. دراز کشیدن دمر (روی شکم): این حالت باعث میشود سطح مقطع بدن نسبت به جبهه موج کوچکتر شود، از پرتاب شدن جلوگیری کرده و بدن را پایدار نگه دارد. فشار اولیه فقط بر پشت بدن وارد میشود، در حالی که در حالت ایستاده یا نشسته کل بدن در معرض نیروی مستقیم قرار میگیرد.
2. جهت قرارگیری پاها بهسمت انفجار: پاها، مقاومتر و کماهمیتتر از ناحیه سر هستند. دورترین فاصله ممکن بین جمجمه و مرکز انفجار شانس زندهماندن را افزایش میدهد. قرار دادن سر در جهت مخالف انفجار، مسیر مستقیم ترکشها به اعضای حیاتی را منحرف میکند.
3. محافظت از جمجمه با دستان: دستان را پشت گردن بهصورت قلاب شده نگاه دارید و آرنجها را کنار سر بچسبانید. این وضعیت همانند کاسه محافظ عمل میکند و مانع رسیدن خردهفلزها یا سنگریزهها به گردن و شریانهای حیاتی میشود.
4. دوری از شیشه، دکل و اشیای بلند: هر سطح صاف و انعکاسپذیر مانند شیشه یا فلز، میتواند امواج را بازتاب دهد یا به پرتابه تبدیل شود. دکلهای برق و درختان بزرگ نیز با ریزش یا شکست در اثر فشار خطر ثانویه دارند. بنابراین فاصله گرفتن از چنین سازههایی اولویت فوری دارد. اگر در خودرو هستید، بلافاصله توقف کرده و خارج شوید.
اهمیت زمان و فاصله در کاهش خطر
از دید مهندسی فیزیکی، شدت موج انفجار با توان سوم فاصله نسبت عکس دارد. به بیان ساده اگر از محل انفجار دو برابر فاصله بگیرید، فشار واردشده بر بدن شما تا یکهشتم کاهش مییابد. در محیطهای شهری، شکل هندسی خیابانها و کوچههای باریک موجب پدیده کانالیزه شدن موج انفجار میشود. این یعنی فشار هوا بین دیوارها منعکس شده و در امتداد مسیر طولی خیابان متمرکز میشود؛ بنابراین حتی در فواصل دورتر از مرکز انفجار، نیروی موج ممکن است هنوز مرگبار باقی بماند.
به همین علت، پناه گرفتن در فضاهای بدون پنجره و پشت دیوارهای داخلی، تنها استراتژی علمی و غیرفعال مؤثر برای حفظ جان در انفجارهای شهری است. بیشتر قربانیان در اثر ترکشهای شیشه یا پرتاب آوار کشته میشوند، نه فشار مستقیم از موج انفجار. در مقابل، رعایت چند قانون ساده که در بالا اشاره کردیم میتواند میزان تلفات غیرنظامی را تا ۶۰ درصد کاهش دهد.