Fermi3

From Kolesnikov.org

Ферми разбрасывает бумажки...

История про клочки бумаги, бросаемые при прохождении ударной волны, стала визитной карточкой Ферми. Ниже вы можете увидеть кадры из фильма "Бесконечность" (Infinity, другое название на русском: "Бесконечная любовь". Реж. Мэттью Бродерик. 1996г. 119 мин.) Вообще-то фильм про Р.Фейнмана.


Друг Э.Ферми Э.Сегре, который на испытаниях был рядом с ним, пишет:

«Ферми встал и начал сыпать маленькие обрывки бумаги. Он подготовил простой эксперимент для измерения энергии взрыва: в спокойном воздухе обрывки бы упали к его ногам, а когда через несколько секунд после взрыва придет фронт ударной волны, они упадут несколькими сантиметрами (метрами?) дальше в направлении распространения ударной волны. По расстоянию до точки взрыва и смещению воздуха под воздействием ударной волны можно вычислить энергию взрыва. Эти вычисления Ферми проделал заранее, подготовив таблицу, по которой он мог сразу же определить энергию в результате такого грубого, но простого измерения… Этот случай настолько характерен для Ферми… Не менее характерно, что его ответ оказался очень близким к результату аккуратно проведенных официальных измерений. Но последний появился через несколько дней изучения записей, а Ферми получил свой через несколько секунд…» 
[Сегре1973p194]

Ферми пишет в своем отчете Fermi1945 (Фотокопия отчета приведена ниже):

Утром 16 июля я занял позицию в базовом лагере на расстоянии около 10 миль от места взрыва. Взрыв был произведен около 5:30...Примерно через сорок секунд после взрыва взрывная волна настигла меня. Я попытался оценить мощность взрыва, бросая маленькие кусочки бумаги с высоты 6 футов до, во время и после прохождения взрывной волны. Так как в этот момент не было ветра, я смог четко измерить действительное перемещение кусочков бумаги во время их падения под действием взрывной волны. Их смещение составило около 2.5 метров, что должно было быть при взрыве по моей оценке 10 тысяч тонн тринитротолуола (ТНТ).

Fermi-Observation.jpg

Расчеты с использованием более сложного оборудования, проведенные коллегами Ферми в течении нескольких дней, оценили мощность взрыва в 18.6 килотонн.

Критика метода Ферми не заставила себя ждать:

С двухметровой высоты Ферми бросает в воздух свои бумажные обрезки — до, во время и после прохождения ударных волн. Поскольку ветра в это время нет, то по дистанции между захваченными ударной волной бумажками и теми, что были брошены раньше, можно будет заключить о взрывной силе бомбы. Однако этот кустарный метод, похоже, следовало проработать лучше. Полученный результат в десять тысяч тонн тротила заметно отличается от полученных позднее, уточненных 18 600 тонн.
Мания2012p342
Остается вопрос: Как все-таки Ферми определил мощность взрыва? В общем, требуется оценить, какой метод использовал сам Ферми =:)
По-видимому, у Ферми была подготовлена таблица или простая формула с зависимостью мощности взрыва от дальности полета кусочков бумаги. Мы теперь знаем, что смещению на 2.5 м соответствовало 10 килотонн мощности взрыва. 
Что-нибудь вроде этого:
TrinityTestTable.jpg
Оценка мощности исходя из работы взрыва против атмосферного давления приведена в Исакович1973p108-109. Результат оценки, по мнению автора, совпадает с реальными данными для бомб данного типа. Однако, надо отметить, что первоначальные данные Ферми несколько отличаются от американских источников. В частности, бумажки улетели на 2.5 метра, а не 1, и Ферми находился в 16 км от эпицентра, а не в 10. Пересчет в соответствии с новыми данными приводит к мощности в 100 кт, что не соответствует оценке Ферми.
Isacovich1.jpg
Исакович1973p108-109