thumb|Los efectos de las actuales armas nucleares serían más devastadores que los de las bombas atómicas lanzadas en Hiroshima y Nagasaki. Las explosiones nucleares producen diversos tipos de efectos tremendamente destructivos en todos los aspectos. Se distinguen en dos categorías: efectos inmediatos o primarios y efectos atrasados o secundarios. Entre los inmediatos estarían la onda expansiva, el pulso de calor, la radiación ionizante y el pulso electromagnético (EMP [PEM en español]). En el grupo de los retardados estarían los efectos sobre el clima, el medio ambiente así como el daño generalizado a infraestructuras básicas para el sustento humano. A pesar de la espectacularidad de los primeros son los daños secundarios los que ocasionarían el grueso de las muertes tras un ataque nuclear. Pero los daños no solo deben medirse por separado ya que en muchos casos actúan efectos sinérgicos es decir, que un daño potencia el otro. Por ejemplo, la radiación disminuye las defensas del organismo y, a su vez, agudiza la posibilidad de infección de las heridas causadas por la explosión aumentando así la mortalidad. Es precisamente esa multitud de efectos y sinergias lo que hace de las armas nucleares las más destructivas que existen.
La emisión inicial de energía se produce en un 80% o más en forma de rayos gamma pero estos son rápidamente absorbidos y dispersados en su mayoría por el aire en poco más de un microsegundo convirtiendo la radiación gamma en radiación térmica (pulso térmico) y energía cinética (onda de choque) que son en realidad los dos efectos dominantes en los momentos iniciales de la explosión. El resto de la energía se libera en forma de radiación retardada (lluvia radiactiva o fallout) y no siempre se suele contar a la hora de medir el rendimiento de la explosión. Las explosiones a gran altitud producen un mayor daño y flujo de radiación extrema debido a la menor densidad del aire (los fotones encuentran menos oposición) y, consiguientemente se genera una mayor onda expansiva.
Durante tiempo antes de la invención de la bomba algunos científicos creyeron que su detonación en superficie podría provocar la ignición de la atmósfera terrestre generándose una reacción en cadena global en la que los átomos de nitrógeno se unirían para formar carbono y oxígeno. Este hecho pronto se demostró imposible ya que las densidades necesarias para que se produzcan dichas reacciones han de ser mucho más elevadas que las atmosféricas y si bien es posible que haya reacciones adicionales de fusión en el corazón de la explosión estas no aportan energía suficiente para amplificar y propagar la reacción nuclear al resto de la atmósfera y la producción de elementos pesados cesa enseguida. A pesar de todo, esta idea persiste en la actualidad como un rumor malentendido entre mucha gente.
Explosiones nucleares hasta la fecha 2bombas atómicas han sido detonadas en estado de guerra. Se han realizado más de 2000pruebas nucleares. 27 de las cuales han sido realizadas para construcción. 1bomba atómica siendo el arma nuclear más potente (100Mt en su construcción original , jamás detonada, y 57Mt al momento de estallar el 30 de octubre de 1961) y sigue siendo la prueba de explosión artificial más potente de la historia humana.
Nota: todas las cifras que se dan a continuación, si no se especifica lo contrario, se referirán a un ataque típico contra ciudades mediante un artefacto termonuclear de 20Mt.
ADVERTENCIA: para saber qué hacer y cómo actuar frente a un ataque nuclear inminente ver Protección civil frente a un ataque nuclear.
Efectos inmediatos
+ Energía desarrollada por los diferentes efectos Onda de choque Radiación térmica Radiación ionizante Radiación residual 40 - 60% 30 - 50% 5% 5 - 10%
En un artefacto nuclear todas las reacciones de fisión nuclear y fusión nuclear se completan estando la bomba aún intacta. En una bomba típica de unos 20Mt se alcanza una temperatura en su interior de unos 300millones de °C. Téngase en cuenta que el centro del Sol tan solo alcanza los 20millones de grados. Para encontrar temperaturas de ese orden hay que ir a los núcleos de las gigantes rojas de helio. La temperatura alcanzada en cuestión de nanosegundos es enorme, pero ni siquiera esto representa el grueso de la energía de la bomba. La mayor parte de esta energía se libera en forma de radiación.
Conviene destacar que existen considerables diferencias entre el rango y la calidad de los efectos si la bomba es detonada a ras de suelo (groundburst) daños insignificantes o a una cierta altitud sobre el objetivo (airburst) daños estratosféricos.
La zona cero
thumb|250px|Cráter producido por una detonación nuclear. El cráter mide 100 metros de profundidad y 390 metros de ancho con un total de 12 millones de toneladas de tierra desplazadas.
Ésta es la zona situada en la vertical de donde se produce la explosión (epicentro) y sus cercanías. Aquí la mortalidad alcanza el 100% y todos los efectos se reciben simultáneamente sin desfase alguno. El efecto conjunto es tan brutal que no puede quedar nada en pie. Se le conoce también como área de devastación o aniquilación total. De hecho, lo único que puede quedar tras la explosión en ese lugar es un enorme cráter de varias decenas o cientos de metros. La zona cero solo está presente para explosiones a muy baja altitud, subterráneas, poco profundas o a ras de suelo. Para la bomba que nos ocupa el resultado es un cráter de 3km de diámetro y 60m de profundidad, la altura de un edificio de 20plantas.
A continuación se describen los principales efectos ordenados por el tiempo con que alcanzan un objetivo situado a cierta distancia de la zona cero yendo de menor a mayor.
La letra C designa la velocidad de la luz, 299792458m/s
Radiación ionizante
Mecanismo de propagación: radiación electromagnética y corpuscular emitida directamente por la explosión. Velocidad: c y próxima a c respectivamente.
Aproximadamente el 80% de la energía generada por las reacciones nucleares se emite en forma de radiaciones penetrantes de alta frecuencia extremas y peligrosas para el cuerpo, impacten donde impacten. Se trata de la radiación ionizante. Esta se constituye por una serie de partículas producto de la desintegración como núcleos de helio y electrones (partículas alfa y beta, respectivamente) y de fotones o radiación electromagnética a muy alta energía (radiación gamma). Estos últimos son los realmente peligrosos, a efectos inmediatos, debido a su gran alcance y poder de penetración. Su velocidad es la de la luz por lo que sus efectos se perciben simultáneamente al flash luminoso. A pesar de eso su alcance no es demasiado alto debido a la fuerte interacción de dicha radiación con la materia lo que hace que pierda intensidad rápidamente con la distancia. De hecho es esa interacción la que confiere la letalidad a dicha radiación.
Conviene no confundir esta radiación con la radiactividad remanente tras la explosión (las partículas α y β en suspensión en el ambiente y sobre todo la radiactividad proveniente de los núcleos hijos, que son radiactivos). El pulso de radiación empieza y acaba con la explosión y obviamente, es letal, además de ser mucho más intenso que la radiación posterior. A pesar de esto, la radiación posterior remanente puede perdurar millones de años (la semivida de los isótopos hijos de la reacción nuclear). Este hecho puede significar que la radiación remanente sea mucho más letal (en promedio temporal) que la producida por la radiación γ.
Para una bomba de un megatón la radiación ionizante mataría a todo ser vivo situado en 15km a la redonda. Sin embargo, en el caso de una bomba mayor, como en el ejemplo propuesto de 20Mt, los daños producidos por dicha radiación no son importantes. Esto es porque su rango de efecto es menor que el del choque termocinético, lo que vulgarmente se conoce como la bola de fuego de la explosión que se detalla más adelante. En el caso de artefactos más pequeños como los que estallaron en las ciudades japonesas sus daños sí son considerables. Aquí su radio de efecto es mayor que el de la bola de fuego y pueden producir lesiones graves en los organismos vivos que sobrevivan a todos los demás daños.
Éste es el motivo de que muchos japoneses supervivientes de las explosiones murieran a las pocas semanas del ataque. Los primeros síntomas son sed intensa, náuseas, fiebre y manchas en la piel producidas por hemorragias subcutáneas. Estos síntomas parecen remitir pocas horas después. El paciente entra en un periodo de latencia durante el cual las defensas (glóbulos blancos) y la capacidad regeneradora del individuo menguan considerablemente dejándolo más expuesto a enfermedades e infecciones. Una o dos semanas más tarde se entra en la fase aguda: diarreas, pérdida de cabello y hemorragias intestinales. Durante estas semanas la víctima puede morir o recuperarse o puede sufrir distintos tipos de traumas o retrasos.
Pulso electromagnético
thumb|Primer artefacto termonuclear detonado con un rendimiento de 10,4 Mt. Se observa que toda una franja de aire ha quedado ionizada adquiriendo un tono azulado. Por encima de la capa de nubes altas se levanta una gigantesca nube que condensa debido a la inestabilidad térmica generada por la explosión.
Mecanismo de propagación: flujo de electrones inducido por radiación ionizante. Velocidad: relativista, es decir próxima a c.
También conocido por las siglas EMP, del inglés Electromagnetic pulse, no se le conoce que afecte directamente a los seres vivos, pero sí se sabe que produce importantes daños en todas aquellas infraestructuras, vehículos y aparatos que hagan uso de sistemas y equipos electrónicos. Son precisamente dichos daños los que han interesado a muchos ingenieros militares a construir armas que lo maximicen. Existe la posibilidad de detonaciones a gran altitud sobre ciudades o instalaciones industriales encaminadas solamente a producir esos daños en la circuitería de todos los componentes electrónicos del área barrida por el EMP.
La generación del EMP se explica por el flujo de radiación ionizante procedente de la explosión tanto más intenso cuanto más potente sea la bomba en cuestión. Dicha radiación impacta sobre las moléculas de aire arrancándoles los electrones de sus capas más externas por efecto Compton. De ahí que se llame radiación ionizante,porque al hacer perder electrones a los átomos les otorga carga eléctrica positiva, es decir, los ioniza. El efecto es que los fotones son de tan alta frecuencia que colisionan elásticamente con los electrones. Estos últimos adquieren gran parte del momento lineal de los rayos gamma incidentes y salen disparados a velocidades relativistas. Toda carga en movimiento genera un campo magnético y, a su vez, está sujeta a los campos magnéticos que hubiere previamente como es el caso del campo magnético terrestre. Explosionando en la alta o baja troposfera el flujo de electrones y fotones se frena rápidamente debido a la elevada densidad del aire en esa capa, la más densa con diferencia de toda la atmósfera terrestre. El área afectada por ese flujo de cargas en movimiento se carga con un poderoso campo electromagnético del orden de miles y hasta decenas de miles de voltios por metro. El resultado es que todos los sistemas electrónicos que haya en esa zona y que no estén protegidos por una jaula de Faraday dejan de funcionar quedando averiados de forma irreversible. Una de las consecuencias bellas, por decirlo así, es la aparición de auroras cerca del área de detonación debido a la mencionada ionización que se produce. Debido a esta virtud las bombas EMP reciben el nombre de bomba del arco iris.
Los posibles daños directos a personas y animales no se conocen pero sí que hay posibilidades de recibir daños por estar próximo a líneas de alta tensión ya que estas recibirán sobrecargas que pueden provocar enormes chispazos y descargas e incluso explosiones e incendios eléctricos en las cercanías.