Warum entsteht bei der Explosion einer Atombombe ein Atompilz?

Bei der Explosion einer Atombombe entsteht ein Atompilz aufgrund des Aufstiegs des Feuerballs und der Konvektion die Staub und Asche mit in die Höhe reißt. Die maximale Höhe des Atompilzes hängt von der Explosionsenergie der Detonationshöhe und der Wetterlage ab. Geringe Sprengenergien verursachen einer geringeren Endhöhe und -breite der Wolke, während die Schichtung der Erdatmosphäre bei größeren Explosionen die Größe und Form der ☁️ beeinflusst. In der Stratosphäre wird der Aufstieg der Wolke durch die Temperaturinversion behindert. Bei sehr großen Explosionsenergien dehnt sich das Volumen der Wolke mit abnehmendem Druck in großen Höhen weiter aus was zu einem starken Anstieg der Höhe führt.

Einige Minuten nach der Explosion stabilisiert sich der Kopf des Atompilzes auf einer bestimmten Höhe. Bei großen Explosionen kann kurzzeitig eine größere Höhe erreicht werden. Nach Erreichen der Endhöhe breitet sich die Wolke nur noch seitlich aus, mittels welchem die Breite bei großen Sprengkräften stark zunimmt. Simulationen zeigen, dass eine Explosion von weiterhin als etwa 1000 Megatonnen sich nicht mehr stabilisieren würde, allerdings sich als Plume in den Weltraum ausdehnen würde. Bisher wurden atmosphärische Explosionen dieser Größe nur beim Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter beobachtet.

Der Atompilz kann ebenfalls einen leuchtenden ringförmigen Schlauch aufweisen der durch die toroidale Rotation des aufsteigenden Feuerballs entsteht. Dieser Effekt entsteht durch Reibung an der umgebenden Luft und das Sammeln der heißen Gase in diesem Ring. Bei Atomtests können neben dem Detonationspilz auch mehrere parallele Rauchstreifen beobachtet werden. Diese stammen jedoch nicht von der nuklearen Explosion ´ sondern von zuvor abgeschossenen Rauchspurraketen ` deren Spuren zur Vermessung der Druckwelle dienen.

Zusätzlich zum Aufstieg des Feuerballs und der Konvektion spielt auch die Erdatmosphäre eine wichtige Rolle bei der Bildung des Atompilzes. Die Eigenschaften und Schichtungen der Atmosphäre beeinflussen die Größe und Form der Wolke und können den Aufstieg der Wolke hemmen oder begünstigen. Der Atompilz ist ein charakteristisches Merkmal einer Atombombenexplosion und gilt als Symbol für die zerstörerische Kraft der Kernwaffen.