Pilzwolke

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Nach dem „Wegbrechen“ der Druckwelle kühlt sich der Feuerball weiter ab und beginnt sich aufgrund von Konvektion zu heben. Er reißt Staub und Asche mit in die Höhe. Die bekannte Pilzwolke („Atompilz“) entsteht. Die maximale Höhe der Pilzwolke hängt vor allem von der Explosionsenergie, ferner auch von der Detonationshöhe und von der Wetterlage ab. Die Gipfelhöhe der Explosionswolke einer bodennahen Explosion im kT-Bereich beträgt nur wenige Kilometer, während die Wolke der 57 MT starken „Zar-Bombe“, der stärksten je gezündeten Bombe, 64 Kilometer hoch aufstieg. Für geringe Sprengenergien (unterhalb von etwa 10 kT) skalieren Endhöhe und -breite der Wolke mit der Kubikwurzel der Energie, während bei größeren Explosionen die Schichtung der Erdatmosphäre einen wesentlichen Einfluss auf die Wolkengröße und -gestalt hat. Insbesondere in der Stratosphäre hemmt die herrschende Temperaturinversion den Aufstieg der Wolke. Bei sehr großen Explosionsenergien wiederum führt das große Volumen der Wolke, die sich mit abnehmendem Druck in großen Höhen noch weiter ausdehnt, zu einem starken Anstieg der Höhe (siehe Abbildung).

Einige Minuten nach der Explosion stabilisiert sich der Kopf der Pilzwolke auf einer bestimmten Höhe; bei großen Explosionen (über etwa 1 MT) kann kurzfristig eine größere Höhe erreicht werden. Nach Erreichen der Endhöhe kann sich die Wolke nur noch zur Seite ausbreiten; daher nimmt die Breite bei großen Sprengkräften sehr stark zu. Simulationen zufolge würde eine Explosion von mehr als etwa 1000 Megatonnen sich nicht mehr stabilisieren, sondern sich als Plume in den Weltraum ausdehnen. Atmosphärische Explosionen dieser Größe wurden bisher nur beim Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter beobachtet.

Bei manchen Atombombenexplosionen zeigt der Atompilz einen leuchtenden ringförmigen Schlauch. Dieser entsteht dadurch, dass der aufsteigende Feuerball durch die Reibung an der umgebenden Luft, ähnlich wie bei der Entstehung von Rauchringen, in eine toroidale Rotation gerät und sich die heißen (und somit hell leuchtenden) Gase in diesem Ring sammeln.

Bei vielen Atomtests sieht man neben dem Detonationspilz mehrere parallele Rauchstreifen. Diese sind aber kein Effekt der nuklearen Explosion, sondern stammen von zuvor abgeschossenen Rauchspurraketen, deren Spuren zur Vermessung der Druckwelle dienen.

Die Wucht der Explosion mit der gleichzeitigen Volumenänderung verbunden mit der Trägheit von Gasen.

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