Elektromagnetický impuls

Termín elektromagnetický impuls (EMP) má následující významy:

Elektromagnetické záření pocházející z exploze (většinou jaderné) nebo z elektromagnetické bomby.
Vysoce intenzivní, širokopásmový, velmi krátkou dobu trvající výron elektromagnetické energie.

Vznik

V případě jaderného výbuchu nebo asteroidu^[ujasnit]^[zdroj⁠?!] se elektromagnetický puls skládá ze spojitého frekvenčního spektra. Většina energie je ve formě nižších frekvencí mezi 3 Hz a 30 kHz.

Paprsky gamma jaderného výbuchu produkují vysokoenergetické elektrony přes Comptonův rozptyl. Tyto elektrony jsou zachyceny v zemském magnetickém poli, ve výškách mezi 20 - 40 km, kde rezonují. Kmitavý elektrický proud produkuje soudružný elektromagnetický puls (EMP), který trvá asi 1 milisekundu až 1 mikrosekundu. Vedlejší efekty EMP mohou trvat více než sekundu.

Puls je velice silný a dlouhé kovové předměty (trubky, kabely) se chovají jako antény, na kterých se indukuje vysoké napětí, pokud puls nedokáží nijak uzemnit. Tato napětí a s tím spojené vysoké proudy jsou schopny zničit nechráněnou elektroniku, například elektrické spotřebiče, které nejsou v kovové, magneticky vodivé, uzemněné krabičce, především zničující je EMP pro polovodiče a absolutně nejhorší pro FET transistory. U EMP pulsu nebyly zaznamenány žádné účinky na biologické organismy.

Popis impulzu

Samotný magnetický impuls nemá nikterak závratnou magnetickou intenzitu dá se srovnat se silnými neodymovými magnety (nejslabší EMP), ničivost pulsu spočívá v jeho rychlosti. Tudíž čím bude rychlejší změna magnetického toku, tím bude naindukované napětí větší. Tudíž B (magnetická indukce) vypočítáme z H (magnetické intenzita) takto

\mathbf {B} =\mu _{0}\mu _{r}\mathbf {H}

kde $\mu _{0}$ je permeabilita vakua, $\mu _{r}$ je relativní permeabilita Takže pokud budeme vycházet z toho, že EMP je silné jako neodymové magnety, budeme tedy počítat s hodnotou 1,5 T, což je běžná hodnota u neodymových magnetů. Za plochu $S$ si dosadíme plochu drátu, například 1 m * 1 mm a za indukci $B$ velikost indukce.

\Phi =BS\cos \alpha \,

,

úhel α je úhel, který svírá normálový vektor plochy s vektorem magnetické indukce. Jinými slovy nám určuje, pod jakým úhlem dopadá magnetický tok na plochu. Vycházejme z toho, že magnetický tok dopadá z 90°.

Takže teď už jen zbývá spočítat naindukované napětí:

U={\frac {\Delta \Phi }{\Delta t}}

při dosazení 0,0015 Wb za $\Phi$ a 0,000001 s za $t$ vyjde napětí 1500 V na drátu s plochou 0,0015 m² například mobilní telefon má plochu 10 cm * 4 cm což je 0,00004 m² (? --> 0,004 m²), při indukci 1,5 T nám vyjde tok 0,00006 Wb a při 1 uS je toto naindukované napětí rovno 60 V, což je pro mobilní telefon pracující s 3-4 V absolutně smrtelné.

Ionizovaný vzduch také naruší rádiový provoz na těch typech vln, které používají odraz od ionosféry ke svému šíření (DV, SV, KV,...). Vysílače využívající k šíření přímou viditelnost (FM pásmo) by měly být normálně slyšet, pokud nedostanou zásah EMP pulsem také.

Ochrana před impulzem

Elektrické přístroje lze ochránit uzavřením do uzemněné kovové krabice nebo Faradayovy klece. Tímto jsou ochráněny před elektrickou složkou pulsu, ochrana i před jeho magnetickou složkou vyžaduje vložení do magneticky vodivé krabice (železo, ferit). Pokud je spotřebič v síti (AC 230 V, LAN atp.), je vhodné jej na rozhraní s touto sítí ochránit transilem nebo trisilem; těmito součástkami se dají ochránit i vstupy antén. Odstíněná rádia samozřejmě nemohou správně pracovat, avšak starší zařízení na bázi elektronek nejsou tak náchylná k působení EMP. Proto byla v době studené války sovětská letadla vybavována elektronickými systémy založenými na elektronkách. Ani sebelepší stínění nicméně nepomůže, je-li přístroji ponechána připojená anténa.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu elektromagnetický impuls na Wikimedia Commons