Este 4 de agosto, una explosión masiva sacudió el puerto de Beirut, la capital del Líbano, produciendo daños significativos a los edificios circundantes, hiriendo más de 4.000 personas y siendo responsable de la pérdida de al menos 70 vidas humanas, cifras que se espera sean actualizadas a medida que avanzan las labores de rescate.

Los detalles de la explosión y sus consecuencias aún están en desarrollo, aunque algunos informes indican que el estallido fue causado por un incendio en un depósito que almacenaba una gran reserva de nitrato de amonio.

Rápida asociación

Las dramáticas imágenes del desastre se extendieron rápidamente por redes sociales mostrando la magnitud del estallido. Como la explosión formó una nube en forma de hongo, muchos pensaron que se trababa de una bomba atómica, de hecho, para la mayoría de las personas, las imágenes recordaron rápidamente la detonación de una bomba atómica.

Pero los expertos indican que este no es el caso. La verdad es que las grandes explosiones, sin que sean nucleares, también producen la icónica forma de la nube de hongo, un efecto que responde a las leyes de la física simple.

La nube con forma de hongo se forma porque la explosión libera repentinamente grandes cantidades de energía creando una burbuja de gas muy caliente que interactúa con el aire circundante más frío.

Como explica el investigador David Dearborn, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y experto en reconocimiento de armas:

“Contrariamente a un error común, la forma de la nube de hongo no depende de un componente nuclear o termonuclear; como se observa, una detonación masiva de explosivos químicos produciría el mismo efecto”.

Física simple

Una nube de hongo se forma cuando una explosión crea una burbuja de gas muy caliente. En el caso de una detonación nuclear, la bomba emite una explosión de rayos X, que ioniza y calienta el aire circundante; esa burbuja de gas caliente se conoce como “bola de fuego”. El aire caliente es más liviano, por lo que se eleva y se expande rápidamente. La nube ascendente crea una poderosa corriente que recoge el polvo, formando el tallo de la nube de hongo.

La imagen muestra la arquetípica nube de hongo que apareció después de la explosión atómica sobre Nagasaki en la mañana del 9 de agosto de 1945.

Este fenómeno se llama inestabilidad de Rayleigh-Taylor, el cual describe la interacción entre dos materiales (fluidos o gases) de diferentes densidades cuando se unen. Básicamente, la inestabilidad de RT ocurre cuando un fluido pesado es soportado por uno más liviano. Los fluidos tenderán hacia el equilibrio, haciendo que el fluido menos denso se dispare a través del fluido más denso.

En el caso de explosiones en las que el aire caliente menos denso está centralizado, este “disparo” de aire caliente menos denso a través del aire circundante más frío y denso se produce en un punto centralizado. Las interacciones de estos gases hacen que se forme la forma del hongo.

Todo este proceso continúa hasta que se alcanza el equilibrio. La bola de fuego solo dejará de elevarse hasta que llegue a un punto donde el aire circundante tenga la misma densidad. En el caso de las explosiones nucleares, esto es bastante alto en la atmósfera, normalmente en la capa de ozono.

Referencia: What Creates the Mushroom Cloud When an Atomic Bomb Blows Up? Interesting Engineering, 2020. https://bit.ly/31g59tu