30.11.2020 19:25
SLY_G 664 30900 Источник
Многие люди заявляли, что полномасштабная ядерная война, скорее всего, приведёт к вымиранию человечества. Я всесторонне изучил этот вопрос и пришёл к заключению, что даже полномасштабный обмен ядерными ударами с очень небольшой вероятностью (менее 1%) приведёт к вымиранию всего человечества.

Под полномасштабной войной я понимаю обмен ядерными ударами между крупнейшими мировыми державами – США, Россией и Китаем – каждая из которых потратит весь свой арсенал. Общее количество боеголовок сегодня (14 000) значительно меньше, чем на пике Холодной войны (70 000). И хотя сегодня вымирание маловероятно, эта вероятность может измениться, если будет введено в строй значительное количество новых боеголовок, или кардинально изменится дизайн оружия.

Три потенциальных механизма вымирания людей после ядерной войны, это:

  1. Кинетическое уничтожение.
  2. Радиация.
  3. Изменение климата.

С существующими вооружениями правдоподобным будет только третий пункт, но давайте рассмотрим каждый из них.

1. Кинетическое уничтожение


Не существует достаточного количества ядерных боеголовок для того, чтобы уничтожить всех людей кинетическим воздействием, и вряд ли когда-либо будет существовать. В мире есть 14 000 единиц ядерного оружия. Допустим, в среднем их мощность составит 1 мегатонну. И это консервативная прикидка – в реальности среднее будет ближе к 100 килотоннам. Мегатонная боеголовка может создать огненный шар, покрывающий 3 кв.км., и ударную волну средней силы, сносящей частные дома на площади в 155 кв.км. Шар убивает почти всех, а волна – довольно большой процент людей, но не 100%. Примем консервативную оценку, и скажем, что ударная волна тоже убивает всех. 14 000 * 155 = 2,17 млн кв.км. Площадь Нью-Йоркской агломерации составляет 8 683 кв.км. Получается, что всё ядерное оружие мира может уничтожить 250 таких агломераций. Это много! Но недостаточно, даже если бы кто-нибудь попытался уничтожить всех людей сразу. Общая площадь поверхности земли – 510,1 млн кв.км. Площадь городов составляет 2%, или порядка 10,2 млн кв.км. Общая площадь уничтожения ядерным оружием составляет 2,17 млн кв.км., что значительно меньше минимальной оценки площади обитания человека, 10,2 млн кв.км. Следовательно, кинетические разрушения не смогут уничтожить человечество.


Внутри белой окружности находится зона умеренного воздействия ударной волны (34 кПа): 7,03 км (155 кв.км.) от мегатонной боеголовки. См. сайт nukemap

Если хотите проверить мои выкладки, я использовал сайт Nuke map.

Ещё более очевидные причины, по которым кинетическое воздействие не уничтожит человечество, состоит в том, что ядерные державы могут угрожать одной или нескольким странам сразу, но не всем центральным городам мира. Даже если все страны НАТО, Россия и Китай разом начнут войну, то Африка, Южная Америка и другие нейтральные регионы не понесут кинетических разрушений.

2. Радиация


Радиация не сможет убить всех, поскольку для этого не хватит оружия. Радиация от ударов сконцентрируется в нескольких местах, а в других её вовсе не будет. И даже в наиболее пострадавших регионах смертельная радиация от радиоактивных осадков упадёт до пригодных для жизни уровней за несколько недель.

Стоит отметить, что между продолжительностью периода полураспада и энергией, выделяемой радионуклидами, существует связь. Чем короче период, тем больше энергии выделяется, а чем дольше период – тем меньше энергия. Радиоактивные осадки от современного оружия очень быстро убивают, но только несколько дней или несколько недель.


Из книги «Навыки выживания после ядерной войны» [Nuclear War Survival Skills], 1987

Проведём те же подсчёты, что мы использовали в случае кинетических разрушений, и посмотрим, удастся ли провести атаку, направленную на максимизацию радиоактивных осадков, с тем, чтобы убить всех. Используя Nukemap, возьмём границу в 100 рад в час. Считается, что 400 рад убивает 50% людей, поэтому 100 рад в час наверняка убьёт почти всех людей, не считая укрывшихся в убежище. Нужно переключиться на детонацию на уровне земли, а не в воздухе, потому что в этом случае радиоактивных осадков получается гораздо больше. Взрыв мощностью 1 мт на земле создаст радиацию более 100 рад в час на площади 8000 кв.км. Умножим на 14 000 боеголовок, получим 112 млн кв.км. Это много! Всё ещё меньше, чем 510,1 млн кв.км. площади, но больше, чем 10,2 млн кв.км. городских застроек. Судя по всему, этого хватит, чтобы покрыть все места обитания людей, так что в принципе можно убить всех радиацией от существующего ядерного оружия.


Взрыв бомбы в 1000 килотонн на уровне земли. Ярко-красный и красный цвет обозначают контур радиоактивных осадков для 1000 рад и 100 рад в час соответственно, покрывая площади в 1140 кв.км. и 7080 кв.км. соответственно.

На практике же почти невозможно убить всех людей радиацией от существующего ядерного оружия, даже если попытаться использовать его с этой целью. Во-первых, распространение осадков очень неравномерно. После взрыва их переносит ветром. Некоторым площадям сильно достанется, некоторые почти не пострадают. Даже если покрыть почти все центры проживания людей, некоторые регионы смогут избежать этой участи.

Ещё две причины делают вымирание из-за радиации маловероятным. Многие страны, особенно в южном полушарии, вряд ли подвергнутся воздействию радиоактивных осадков. Большая часть этих стран займёт нейтральную сторону, они не располагаются рядом с воюющими, и поэтому они будут в относительной безопасности. Осадки могут перемещаться на сотни километров, но всё равно не дойдут до очень отдалённых мест. Осадки, которые достигнут верхних слоёв атмосферы, в итоге выпадут снова, но, скорее всего, уже когда радиация перестанет быть смертельной. Другой смягчающий фактор состоит в том, что в типичных планах на обмены ядерными ударами наземные взрывы обычно проводятся в местах, где находятся защищённые цели. В местах же с плотным заселением и промышленных центрах предпочитают воздушные взрывы. Дело в том, что воздушные взрывы максимизируют ударную волну. При этом после воздушного взрыва остаётся не так много радиоактивных осадков, поэтому люди, живущие не с подветренной стороны от военных целей, вероятно, не сильно пострадают от радиации в случае войны.

Последний фактор, защищающий от радиационного вымирания – это большая масса, разделяющая людей и источник радиации, например, радиационные убежища. Через несколько недель радионуклиды в осадках распадутся до состояния, в котором люди смогут выживать без укрытий. В мире существует множество убежищ, и можно соорудить их ещё больше за день-два при помощи лопаты, земли и досок. Даже если смертельные осадки от наземных взрывов покроют все самые населённые области, многие люди выживут в убежищах.

Обсуждение рисков вымирания от радиации, вызванной ядерным оружием, не будет полным без обсуждения двух факторов: атомных электростанций и радиологического оружия. Коротко остановлюсь на них, однако, они не сильно повлияют на результат.

АЭС могут стать целями ядерных ударов, поскольку они могут порождать большое количество ядерных осадков с большим периодом полураспада, но меньшей энергией на единицу времени. Основные опасения связаны с тем, что АЭС и места захоронения отходов содержат гораздо большую массу радиоактивных материалов, чем переносят ракеты. Опасность состоит в распространении очень радиоактивного ядерного топлива. Этот риск требует более длительного анализа, но вкратце, хотя попадание боеголовки в АЭС или в место хранения отходов действительно создаст долгоживущие ядерные осадки, они всё равно сконцентрируются на небольшой площади. К счастью, даже ядерный взрыв не разбросает ядерное топливо на расстояние больше, чем несколько сотен километров. Будет ужасно, если отдельные регионы стран покроются ядерными отходами, но это не повысит риск вымирания.

Радиологическое оружие – это ядерное оружие, разработанное для максимизации распространения смертельных радиоактивных осадков, а не для разрушений. Проблема в том, что такое оружие может создавать осадки, делающие места их выпадания непригодными для обитания в течение месяцев или даже лет. Такого рода радиологическое оружие убивает медленнее, но убивает. В принципе, радиологическим оружием можно убить всех. Однако на практике те же ограничения, что накладываются на обычное ядерное оружие, накладываются и на оружие, оптимизированное для долгоиграющих осадков. Кроме того, у него есть и собственные ограничения.

Радиологическое оружие не выдаёт больше осадков, чем стандартные боеголовки, оно просто порождает осадки с другими характеристиками. В итоге количество радиологического оружия, необходимое для покрытия всей поверхности Земли, сделает эту затею чрезвычайно затратной (сравнимой со стоимостью крупнейших ядерных арсеналов), а военным целям служить не будет. Вероятно, из-за его неэффективности в плане разрушения и уничтожения живой силы по сравнению со стандартным ядерным оружием, его никогда не разрабатывали и не развёртывали в больших количествах. Поэтому оно представляет теоретическое беспокойство, но не экзистенциальный риск в ближайшем будущем. Беспокойство вызывают заявления России о разработке беспилотной ядерной торпеды высокой мощности (до 100 Мт), которую, теоретически, можно использовать в качестве радиологического оружия. Но, даже если такие аппараты и будут введены в строй, вряд ли их будет выпущено достаточно много.

3. Изменение климата


Большая часть рисков вымирания человечества от ядерной войны связана с рисками катастрофического изменения климата, ядерной зимы, и последствий ядерных взрывов. Однако даже в сценарии полномасштабной войны итоговое её влияние на климат вряд ли приведёт к вымиранию человечества.

Потому что:

А) В сценариях наступления суровой ядерной зимы, описанных Робоком с командой соавторов, часть популяции с большой вероятностью выживает.
Б) Модели группы Робока, вероятно, переоценивают риски.
В) Планировщики ядерной войны осведомлены о рисках и включают их в планы определения целей ударов.

Перед тем, как углубиться в каждый из пунктов, стоит понять, откуда пошли исследования ядерной зимы. В 1980-х группа специалистов по атмосфере выдвинула гипотезу, что ядерная война приведёт к огненным бурям в городах, которые поднимут мелкие частицы в атмосферу, вызвав катастрофическое охлаждение, которое будет длиться годами. Многие обеспокоились тем, что подобный эффект возможен, риск существует, но его много десятилетий не замечали. Некоторые учёные считали, что эффект от этого события преувеличен или оно вообще вряд ли произойдёт. Ещё несколько лет назад в литературе, прошедшей рецензирование, можно было встретить только работы, предсказывающие наступление суровых последствий зимы после ядерной войны. Естественно, многие считали, что таков научный консенсус. Однако это неверная интерпретация неопределённости, имеющейся в научном сообществе по поводу рисков ядерной зимы. На эту тему было опубликовано не так много работ (вероятно, не более 15), и в основном за авторством одной группы исследователей, несмотря на экзистенциальную важность этой темы.

Я очень рад, что Робок, Тун и другие исследователи большую часть своей карьеры изучали эффекты ядерной зимы, а их модели полезны для оценки потенциальных изменений климата в результате этого явления. Однако со временем я всё меньше верю в правильность модели Робока. Подробности ищите в разделе Б) ниже. Однако я не уверен в том, какова вероятность возникновения значительных охлаждающих последствий ядерной войны, и меня всё ещё волнует потенциал значительного охлаждения планеты, даже если риск вымирания, связанный с такими событиями, мал.

А) В сценариях наступления суровой ядерной зимы, описанных Робоком с командой соавторов, часть популяции с большой вероятностью выживает


Самые последние и детализированные модели потенциальных эффектов охлаждения от полномасштабного обмена ядерными ударами содержатся в работе Робока и других под названием «Возвращение к ядерной зиме с современными климатическими моделями и текущими ядерными арсеналами: последствия всё ещё катастрофические».

Описанные в этих моделях эффекты суровы. В одном из рассмотренных ими случаев летние температуры в северном полушарии оказываются на 10-30 °C меньше обычных. На экваторе падение не такое серьёзное (5 °C), но, по сути, повлияет это на весь земной шар. Наиболее вероятным исходом будет смерть большинства людей от голода. Многие также замёрзнут, но голод, вероятно, представляет больший риск. Даже по этой модели выходит, что в экваториальных районах планеты можно будет выращивать еду, которой будет достаточно для выживания части населения. А через 10-15 лет сельское хозяйство можно будет вести, в ограниченном масштабе, на большей части планеты.


Изменение температуры воздуха в среднем для июня, июля и августа в год, когда пепел поднимется в воздух, и на следующий после этого год

Карл Шульман спросил одного из авторов работы, Люка Омана, о вероятности того, что в описанном сценарии ядерной войны человечество вымрет. Он получил ответ «где-то в районе одного шанса к 10 000 или к 100 000». Мне это кажется вероятным, хотя одно экспертное мнение глубокого анализа не заменит. В своё время Оман объяснил свои рассуждения.

Для подсчёта шансов на вымирание человечества от ядерной войны нужно провести два разных анализа. Первый – анализ изменения климата, которое может произойти из-за ядерной войны, а второй – способность групп людей адаптироваться к этим изменениям. Глубокий анализ второго вопроса мне не попадался, но думаю, что его стоило бы провести.

Мне кажется, что люди способны выживать и при гораздо более серьёзных изменениях климата, чем те, что описываются в сценариях ядерной войны. Среди млекопитающих люди наиболее стойко переносят резкие изменения температуры, свидетельством чему служит наше повсеместное распространение ещё в доисторические времена. Хотя потеря большей части сельского хозяйства наверняка приведёт к гибели большей части людей на Земле, современные технологии позволят некоторым популяциям выжить. В мире существуют огромные запасы еды, и вероятно, что некоторые из них захватят и будут защищать небольшие группы, которым этой еды хватит на годы. И хотя даже им не хватит еды на 10-15 лет, эти запасы дадут им время на приспособление к новым источникам еды. Благотворительный фонд ALLFED изучил множество альтернативных источников еды, способных поддерживать жизнь популяций в случае ядерной войны или других проблем с солнечным светом, и мне кажется, что существует серьёзная необходимость в поиске ещё большего их количества на случай подобной катастрофы.

Б) Модели группы Робока, вероятно, переоценивают риски


Проще говоря, модель ядерной зимы выглядит так: ядерные взрывы > пожары в городах > огненные бури в городах > сажа поднимается в верхние слои атмосферы > сажа остаётся в верхних слоях атмосферы, отражая солнечный свет и приводя к массивному охлаждению.

Для наступления эффекта необходим каждый из шагов. Если ядерная война вызовет масштабные пожары в городах, но не приведёт к появлению огненных бурь, поднимающих вверх частицы, тогда никакого долговременного охлаждения не произойдёт. Некоторые из этих шагов легче моделировать, чем другие. Из различных прочитанных мною работ я сделал вывод, что самые большие неопределённости связаны со следующими процессами:

  • динамика горения городов после ядерной атаки;
  • вероятность появления огненных бурь, достаточно сильных для того, чтобы поднять достаточно большое количество частиц в атмосферу;
  • поднимут ли они эти частицы на высоту, достаточную для того, чтобы частицы сохранялись там годами.

Наконец-то мы наблюдаем появление здорового обсуждения этих вопросов в научной литературе. Группа Алана Робока опубликовала свою работу в 2007 году, и описала в ней значительные охлаждающие эффекты, вызванные ограниченной региональной войной. Группа Рейзнера из Лос-Аламоса опубликовала в 2018 свою работу, где пересмотрела некоторые из предположений группы Робока, и заключила, что в таком сценарии глобальное похолодание маловероятно. Робок ответил на эту работу, а Рейзнер ответил на ответ. У обоих авторов есть здравые аргументы, но мне кажется более убедительной позиция Рейзнера. Желающим глубже разобраться в этом вопросе стоит почитать этот обмен мнениями. К сожалению, группа Рейзнера не публиковала анализ потенциальных охлаждающих эффектов от полномасштабного обмена ударами современным ядерным оружием. И всё равно нетрудно экстраполировать модель Рейзнера, и увидеть, что охлаждение будет не таким сильным, какое предсказывает модель Робока в аналогичной ситуации.

В) Планировщики ядерной войны осведомлены о рисках и включают их в планы определения целей ударов


Уменьшить риски наступления ядерной зимы проще всего будет, воздерживаясь от атаки городов ядерным оружием. Предполагаемый механизм её наступления связан с горением городов, а не с наземными взрывами, нацеленными на военные объекты. Я общался с некоторыми американскими чиновниками, отвечающими за планирование ядерной войны, и им прекрасно известны потенциальные риски ядерной зимы. Естественно, то, что они знают о рисках, не гарантирует, что они всё правильно подсчитали или учитывают их при планировании. Однако хорошая известность риска увеличивает вероятность того, что планировщики предпримут шаги для минимизации риска климатических эффектов.

Сложно сказать, до какой степени всё это учтено. Планы ядерных войн засекречены. Насколько нам известно, в текущих планах на войну у США города рассматриваются в качестве целей при определённых условиях (но не всех). Однако у представителей министерства обороны есть доступ к секретной информации и моделям, к которым нет доступа у нас, гражданских. Уверен, что планировщики ядерной войны хорошо подумали о рисках изменения климата, вызванных ядерной войной, хотя их заключения или бюрократические ограничения мне не известны. При прочих равных знание планировщиков об этих рисках уменьшает вероятность того, что они случайно допустят вымирание человечества.

Заключение


В статье обсуждаются три правдоподобных механизма вымирания человечества в результате ядерной войны. То, что один из них, ядерная зима, не был описан вплоть до 1980-х, является хорошим напоминанием о том, что мы можем чего-то не знать. Хотя на ядерных испытаниях мы получили информацию о том, как действует это оружие, обстановка во время испытаний значительно отличается от обстановки во время войны. У модели сохраняется значительная неопределённость. Учитывая, что самая большая угроза существованию исходит от влияния на климат, было бы отлично увидеть больше исследований климатических эффектов ядерной войны и потенциала выживания различных групп людей.

Судя по всему, существуют различные способы уменьшения экзистенциального риска ядерной войны. Если на уровне планирования не направлять самое мощное оружие на большую часть городов, это уменьшит риск случайного уничтожения человечества. Также уязвимость человечества к ядерной зиме можно уменьшить, улучшая способности к выживанию у наиболее выгодно расположенных групп людей. Эта же тактика может помочь защититься и других экзистенциальных рисков.

Материалы для дальнейшего чтения: