Als mein Lehrer im Englischunterricht die Antikriegsthemen eines Buches analysierte, brachte er etwas zur Sprache, von dem ich noch nie zuvor gehört hatte und dessen Genauigkeit ich ernsthaft bezweifle. Sie sagte, dass:
Hiroshima wurde als Ziel für eine Atombombe ausgewählt, weil die Berge rund um die Stadt die Explosion einschließen und sie in die Stadt zurückprallen würden, was mehr Todesfälle für die Bevölkerung und mehr Schaden für die Stadt zur Folge hätte.
Hat diese Aussage etwas Wahres?
Ich habe so etwas noch nie gehört, und ich kann nichts darüber im Internet finden.
Der Wikipedia-Eintrag zu den Atombombenanschlägen zitiert unter anderem einige Quellen, die bestätigen, dass dies tatsächlich ein Kriterium war (Hervorhebung von mir):
Im April 1945 bat Marshall Groves, bestimmte Ziele für Bombenangriffe zur endgültigen Genehmigung durch ihn und Stimson zu benennen. [...]
Der Zielausschuss nominierte fünf Ziele: Kokura, der Standort einer der größten Munitionsfabriken Japans; Hiroshima, ein Einschiffungshafen und Industriezentrum, in dem sich ein großes militärisches Hauptquartier befand; Yokohama, ein städtisches Zentrum für Flugzeugbau, Werkzeugmaschinen, Docks, elektrische Ausrüstung und Ölraffinerien; Niigata, ein Hafen mit Industrieanlagen, darunter Stahl- und Aluminiumwerke und eine Ölraffinerie; und Kyoto, ein wichtiges Industriezentrum. Die Zielauswahl erfolgte nach folgenden Kriterien:
- Das Ziel hatte einen Durchmesser von mehr als 4,8 km und war ein wichtiges Ziel in einer großen Stadt.
- Die Explosion würde effektiven Schaden anrichten.
- Es war unwahrscheinlich, dass das Ziel bis August 1945 angegriffen wurde.
Diese Städte blieben während der nächtlichen Bombenangriffe weitgehend unberührt, und die Army Air Forces stimmten zu, sie von der Zielliste zu streichen, damit eine genaue Einschätzung der durch die Atombomben verursachten Schäden vorgenommen werden konnte. Hiroshima wurde als „wichtiges Armeedepot und Einschiffungshafen mitten in einem städtischen Industriegebiet beschrieben. Es ist ein gutes Radarziel und so groß, dass ein großer Teil der Stadt stark beschädigt werden könnte. Es gibt angrenzende Hügel die wahrscheinlich einen Fokussierungseffekt erzeugen, der den Explosionsschaden erheblich erhöhen würde. Aufgrund von Flüssen ist es kein gutes Brandziel.
Die genaue zitierte Quelle ist eine Abschrift des Target Committee vom 10./11 . Mai . Das hervorgehobene Zitat erscheint unter "6. Status der Ziele".
Obwohl ich nichts über die historische Tatsache weiß, ob Hiroshima tatsächlich aufgrund eines mutmaßlichen Fokussierungseffekts von irgendjemandem ausgewählt wurde, der für diese Entscheidung verantwortlich war, könnte ich etwas Licht auf die physikalischen Hintergründe werfen. So gesehen könnte die Entscheidung von der Hoffnung auf einen signifikanten "Fokussierungseffekt" beeinflusst worden sein, aber diese Hoffnung ist physikalisch nicht gut gerechtfertigt.
Kurze Antwort: Obwohl eine detaillierte Behandlung der Bedingungen dieses Vorfalls mehrere kompliziertere Effekte beinhalten würde (detailliertes geometrisches Modell des Geländes um Hiroshima, Wellenmechanik, Ultraschallausbreitung, Temperatureffekte usw.), ist das Gesamtverhalten der Energieverteilung ungefähr zu weiten Teilen nur von geometrischen Optiken überdeckt. So gesehen ist der Anteil an zusätzlicher Zerstörungsenergie durch einen angeblichen "Fokussierungseffekt" durchaus sehr gering. Der Haupteffekt der umgebenden Berge besteht darin, die Druckwelle in einem etwas anderen Winkel ins Unendliche zu streuen, aber nicht dominant zurück zum Ziel.
Jeder Physiker, der für die Materie qualifiziert ist und sich selbst beherrscht, hätte niemals empfohlen, den "Fokussierungseffekt" zur Optimierung des Ergebnisses zu verwenden, da viele andere Variablen einen größeren Einfluss gehabt haben werden. Wenn ein qualifizierter Physiker eine solche Empfehlung ausgesprochen hat, könnte sie wahrscheinlich durch soziale Dynamiken beeinflusst worden sein. Eine andere plausible Erklärung, warum die Entscheidung von der Hoffnung auf einen "Fokussierungseffekt" beeinflusst worden sein könnte, ist, dass ein Militärangehöriger oder ein Politiker es besser zu wissen glaubte und sich einen Namen machen wollte.
Lange Antwort: Damit ein signifikanter Fokussierungseffekt eintritt, müssen einfach ausreichend viele Oberflächenelemente so ausgerichtet sein, dass sie "Druckstrahlen" zurück zum Ziel reflektieren (Einfallswinkel = Reflexionswinkel). . In dem gegebenen Szenario bedeutet dies, dass die Berghänge fast senkrecht zum Boden stehen müssten, was offensichtlich nicht der Fall ist, wie Sie in Google Earth sehen können.
Eine Möglichkeit, dieses Ergebnis etwas strenger abzuleiten, besteht darin, das Geländebecken von Hiroshima als Annäherung an eine hohle Kugelkappe zu betrachten, die als sphärischer Spiegel auf die einfallende Druckwelle der Bombe wirkt.
Wenn ich mir das Gelände in Google Earth anschaue, kann ich die durchschnittliche maximale Höhe der Berge rund um Hiroshima auf etwa h = 500Meter schätzen. Die seitliche Ausdehnung des Hiroshima-Beckens hat d = 18000einen Durchmesser von rund Metern. Mit Wikipedia: Spherical Cap kann man den Krümmungsradius dieser Kappe berechnen zu: r = 81250Meter. Laut dieser Seite kann man die Brennweite eines sphärischen Spiegels mit dem halben Krümmungsradius berechnen, in unserem Fall: f=40625Meter.
Die Brennweite bedeutet Folgendes: Befindet sich eine punktförmige Anregungsquelle (in unserem Fall die Bombe) genau im Brennpunkt (dh im Brennweitenabstand vom Spiegel), ist die reflektierte Welle eine parallele Welle, die zurückläuft Unendlich (bis in die Stratosphäre) ohne Fokussierung oder Defokussierung. Wenn die Anregungsquelle jedoch weiter vom Spiegel entfernt ist (z. B. in einem Abstand s1vom Boden), ist die reflektierte Welle wieder eine sphärische Welle, die sich diesmal jedoch auf einen Fokuspunkt zubewegt, dessen Entfernung (z. B. s2vom Boden) berechnet wird aus der Fokusgleichung: 1/f = 1/s1 + 1/s2.
Die nukleare Explosion von Hiroshima wurde jedoch in einer Höhe von ungefähr ~580 m über dem Boden gezündet ( Wikipedia ), was nicht nur näher am Boden liegt als die Brennweite des Geländebeckens, sondern auch viel näher . Für Quellenabstände, die näher am Spiegel liegen als die Brennweite, ergibt die obige Fokusgleichung ein negatives Ergebnis für s2. Was bedeutet das? Nun, es bedeutet nur, dass sich hinter dem Spiegel ein virtueller Fokuspunkt befindet, aus dem alle Wellenfronten der reflektierten Welle hervorzugehen scheinen. Und das läuft einfach darauf hinaus, dass die reflektierte Welle gestreut statt fokussiert wird!
Dies scheint zunächst der Intuition zu widersprechen, weil wir irgendwie immer erwarten, dass ein hohler Kugelspiegel ein gewisses Maß an Fokussierung zeigt. Und in der Tat, wenn wir es mit dem ebenen Spiegel vergleichen, der die Welle ebenfalls streut, weil er eine Brennweite = unendlich hat, können wir sagen, dass selbst wenn der Hohlspiegel die Welle streut, er sie weniger streut als der ebene Spiegel .
Die Quintessenz ist, obwohl das Hiroshima-Becken die reflektierte Welle nirgendwo im Raum fokussiert, geschweige denn das Ziel in der Stadt Hiroshima, sondern sie tatsächlich streut, streut es sie zumindest weniger, als wenn Hiroshima ein flaches Gelände hätte. Für die Zerstörungsenergie am Ziel ist dies jedoch praktisch irrelevant. Die Welle wird nur in einem steileren Winkel in Richtung Unendlich abgelenkt.
Edit (2018.04.24): Die Wellenmechanik macht diese einfache Überlegung etwas komplizierter, da die geometrische Optik dann nicht mehr streng gültig ist. Jedes Mal, wenn eine Wellenfront auf einen Teil des Berges trifft, ist dieser Ort wiederum der Ursprung einer Kugelwelle, die sich in alle Richtungen ausbreitet. All dies überlagert sich zu einem komplizierten Muster, normalerweise mit einigen Interferenzen (wie Sie sehen, wenn zwei Steine in den Teich geworfen werden). Das nennt man Beugung.
Die Beugung gehorcht nicht der Regel "Einfallswinkel = Ausfallswinkel", dh gebeugte Wellen können auch bei "nicht richtigen" Neigungswinkeln der Berge zurückgeworfen werden und die Wellen können sogar teilweise um Ecken wandern. Obwohl also keine geometrischen Fokussierungseffekte gezeigt wurden, könnte es bei der Bombardierung von Hiroshima eine zusätzliche zerstörerische Energie aus diesem Effekt gegeben haben. Da jedoch bei all dem weder Energie zerstört noch erzeugt werden kann, ist es recht einfach, eine Obergrenze für die gestreute Energie abzuschätzen.
Angenommen Eist die ursprüngliche Energie, die von der Bombe freigesetzt wird. Diese Energie wird durch eine kugelförmige Stoßwelle abgestrahlt und verteilt sich somit über die Oberfläche einer Halbkugelfläche A = 2*pi*r^2(die Vollkugel hat die Fläche 4*pi*r^2, aber der Boden halbiert sie). Die Bergsilhouette, wie sie von der Bombe aus gesehen wird, ist ein hohler Zylinder der Höhe h und des Radius r, hat also eine projizierte Oberfläche von P = 2*pi*r*h. Dies entspricht einem Energiebruchteil E1 = E*2*pi*r*h/(2*pi*r^2) = E*h/r. Wenn die gesamte Energie, die auf diesen virtuellen Zylinder trifft, zur Detonationsstelle zurückreflektiert E1würde, würde die Energie die Zerstörung aufgrund von Beugungseffekten verstärken. Der Prozentsatz der zusätzlichen Zerstörungsenergie ist also kleiner als
E1/E < Std./Std. ~2,8 %
In Wirklichkeit wird es sogar viel kleiner sein, weil ein Teil der Energie in alle Richtungen gebeugt wird, anstatt nur zum Nullpunkt.
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