eksplosjon

Eksplosjoner kan forårsakes av raske kjemiske reaksjoner hvor minst ett av reaksjonsproduktene som dannes i reaksjonen er i gass- eller dampform. Det er ofte slike hendelser som oftest forbindes med begrepet eksplosjon i dagligtalen. Eksplosjon som begrep ble allerede tidlig forbundet med eksplosiv omsetning av svartkrutt.

Sprengstoffer omsetter seg gjennom en uhyre rask reaksjonsprosess kalt detonasjon. Denne prosessen er alltid forbundet med eksplosjoner, og sprengstoffer sies å være såkalt brisante. Krutt reagerer på en lignende måte gjennom deflagrasjon, og dette kan eksplodere avhengig av mengde, type krutt og eventuell inneslutning av kruttet.

Eksplosjoner fremkalt av sprengstoffer og krutt spenner over et veldig stort område hva gjelder eksplosjonsvirkninger. Ansamlinger av store mengder sprengstoff har vært brukt til å simulere små kjernevåpen på opp til noen kilotonn TNT-ekvivalent, og enkelte sivile sprengningsarbeider har involvert bruk av mer enn tusen tonn sprengstoff i en enkeltsalve.

Den største eksplosjonsulykken gjennom tidene der sprengstoff eller krutt var involvert, fant sted om morgenen 6. desember 1917 i byen Halifax i Canada. Opp mot to tusen mennesker ble drept da et skip lastet med blant annet pikrinsyre og TNT eksploderte voldsomt like etter at det hadde kollidert med et annet lasteskip og tatt fyr.

Deflagrasjon og detonasjon kan også skje i gassblandinger som reagerer gjennom forbrenning, gjerne blandinger av luft eller rent oksygen med gasser som hydrogen, karbonmonoksid, metan, propan, butan, naturgass, bygass eller acetylen. Gassblandingene kan eksplodere siden reaksjonsvarmen gir en kraftig volumutvidelse av gassene som dannes i reaksjonen.

Blandinger av luft med damper av flyktige væsker som bensin, sprit, dietyleter og organiske løsemidler kan også gi denne typen eksplosive blandinger. På samme måte kan blandinger av luft med finfordelte faste partikler av for eksempel kull, mel, stivelse, sukker eller metallpulvere gi opphav til støveksplosjoner ved antenning. Støveksplosjoner av melstøv i forbindelse med brødbaking i bakerier er blant de eldste typer av menneskeskapte kjemiske eksplosjoner.

Den såkalte eksplosjonsgrensen for en brennbar gass eller damp er den nedre og øvre grensekonsentrasjon som gassen eller dampen, i blanding med luft eller annen oksygenholdig gass, kan bringes til å eksplodere ved oppvarming. Eksplosjonsgrensene er trykk- og temperaturavhengige.

Det finnes utallige historiske eksempler på svært ødeleggende gass-, damp- og støveksplosjoner. En av de mest kjente er ødeleggelsen av en skolebygning i byen New London i Texas, USA, 18. mars 1937. Lekkasje av naturgass forårsaket en eksplosjon som tok livet av mer enn tre hundre studenter og lærere. Denne typen gasseksplosjoner, om enn mindre ødeleggende enn dette, finner sted årlig, praktisk talt over hele verden.

Utallige gruveeksplosjoner har funnet sted opp gjennom historien der gruvegass (metan) eller kullstøv har blitt antent. Enkelte av disse hendelsene har ført til mer enn tusen omkomne. Støveksplosjoner i fabrikkbygninger kan også svært ødeleggende. For eksempel tok en støveksplosjon 2. august 2014, sannsynligvis av metallstøv, i en bildelfabrikk i Jiangsu-provinsen i Kina livet av mer enn hundre fabrikkarbeidere.

Eksplosjoner kan forårsakes av en rekke typer fysiske fenomener. Ofte er fysiske eksplosjoner forbundet med sterk varmepåvirkning av gasser og væsker. Slike eksplosjoner kalles ofte for mekaniske eksplosjoner.

Et klassisk eksempel på en mekanisk eksplosjon er når en lukket gassbeholder blir utsatt for temperaturstigning, for eksempel i en brann. Gassen inni beholderen vil utvide etter hvert som den blir varmere og det resulterende trykket kan til slutt sprenge beholderen. Når beholderen sprekker, frigjøres gassen svært raskt.

Objekter som kolliderer i høy hastighet kan også føre til eksplosjoner. Dette er spesielt relevant for kosmiske hendelser, slik som meteorittnedslag.

Den vanligste årsaken til dampeksplosjoner har vært at dampkjeler med vann har sviktet på grunn av overtrykk. Dette har ført til en rekke store eksplosjonsulykker. Dampkjeler har vært brukt og brukes fortsatt som kraftkilde i dampmaskiner til damplokomotiv og dampskip, eller som varmekilde i industrianlegg og kraftverk. Damptrykket til vann øker med temperaturen. Dampeksplosjon er en form for mekanisk eksplosjon.

Et historisk eksempel på en spesielt ødeleggende dampkjeleksplosjon er ødeleggelsen av den amerikanske hjuldamperen Sultana som sank 27. april 1865 i elven Mississippi, nær byen Memphis. Dette skyldtes at tre av skipets fire dampkjeler eksploderte. Ulykken er den verste skipskatastrofen i USAs historie, med mer enn tusen omkomne. Listen over tilsvarende ulykker er svært lang.

Eksplosjoner som skyldes at glovarme materialer som lava eller smeltede metaller forårsaker hurtig, lokal fordampning av vann ved direkte kontakt, er også mekaniske eksplosjoner. Disse kan også kalles for dampeksplosjoner, men de beskrives mer presist som såkalt termohydrauliske eksplosjoner. Slike eksplosjoner skjer naturlig i vulkanutbrudd, men de kan også oppstå kunstig, for eksempel ved kjernefysiske nedsmeltinger.

Kokeeksplosjoner er eksplosjoner som skyldes at en tank med flytende (trykksatt) gass eller flyktig væske svikter som følge av varmepåvirkning. På engelsk kalles slike for BLEVE, en forkortelse for boiling liquid expanding vapor explosion. Hendelsene er beslektet med dampeksplosjoner, og de er også en form for mekanisk eksplosjon.

Hvis innholdet i tanken som eksploderer i en kokeeksplosjon består av brennbare hydrokarboner som for eksempel propan, kan påfølgende antenning av innholdet i tanken gjøre at slike eksplosjoner blir spesielt ødeleggende. En slik hendelse kombinerer derfor både fysiske og kjemiske virkningsmekanismer.

En av historiens verste industriulykker fant sted 19. november 1984, like nord for Mexico by i Mexico, da en serie med tanker med LPG (flytende petroleumsgass) eksploderte ved et lageranlegg og distribusjonsterminal tilhørende oljeselskapet Pemex. Mer enn fem hundre mennesker mistet livet i en serie av voldsomme kokeeksplosjoner som følge av gasslekkasje og påfølgende brann.

Kraftige elektriske utladninger, slik som ved lynnedslag, kan forårsake eksplosjoner gjennom sterk lokal utvidelse av omkringliggende luft. Dette skjer på grunn av stor temperaturøkning. Når luften utvider seg, dannes det lydbølger som vi kjenner som torden. Eksplosjoner av denne typen kan også oppstå i mindre skala ved feil i elektriske anlegg, spesielt i høyspenningsanlegg.

Ved å sende store mengder elektrisk strøm gjennom en tynn elektrisk leder, kan det forårsake en eksplosjon gjennom plutselig fordampning av den faste lederen til gass eller plasma. Dette prinsippet har flere praktiske bruksområder, blant annet innen eksplosivteknikk og som lyskilde og ved tillaging av enkelte typer nanopartikler.

Vulkansk aktivitet kan forårsake mekaniske eksplosjoner, og enkelte av disse kan bli enormt store. Når magma fra jordens indre når magmakammere i fjellformasjoner eller kommer opp til jordoverflaten, kan trykkfall føre til at gasser løst opp i magmaen frigjøres, noe som kan gi opphav til voldsomme eksplosjonsutbrudd.

Hvis magma eller lava (magma som er kommet til jordoverflaten) kommer i kontakt med vann, kan dette forårsake eksplosjoner gjennom lokal, hurtig fordampning av vannet, såkalt freatiske utbrudd. Lignende fenomener som dette kan for øvrig oppstå i smelteverk og verksteder hvis flytende metall, som oftest stål eller aluminium, kommer i kontakt med vann ved uhellstilfeller.

Et eksplosivt vulkanutbrudd, sannsynligvis av den freatiske typen, 27. august 1883 på vulkanøyene Krakatau i Sundastredet, Indonesia, forårsaket antagelig de største eksplosjoner som er kjent i historisk tid. Den største av disse eksplosjonene var hørbar over en avstand på flere tusen kilometer, forårsaket store tsunamier og var betraktelig større enn virkningen av noe kjernevåpen.

Fisjon eller fusjon i kjernevåpen kan skape de kraftigste eksplosjoner som lar seg fremstille på kunstig måte, langt kraftigere enn kjemiske eksplosjoner. Den ekstreme energiutviklingen som finner sted i disse kjernefysiske prosessene gjør at slike eksplosjoner frigjør svært energirik elektromagnetisk stråling i form av gamma- og røntgenstråler.

Den største kjernefysiske eksplosjonen som noen gang er utløst av mennesker, var prøvesprengningen av en hydrogenbombe med kallenavnet Tsar Bomba, gjennomført 30. oktober 1961 av Sovjetunionen på et testområde på Novaja Semlja. Dette kjernevåpenet hadde en sprengvirkning på rundt 50 megatonn TNT-ekvivalent.

Flere typer hendelser i verdensrommet kan forårsake eksplosjoner. Meteorer i høy hastighet mot jorden kan for eksempel gi eksplosjoner på deres ferd gjennom jordatmosfæren på grunn av den store friksjonsvarmen som utvikles rundt meteoren. Såkalte flares, som er lysutbrudd på overflaten av Sola, er også en form for eksplosjon, drevet frem av magnetisme.

Et velkjent eksempel på en atmosfærisk eksplosjon forbundet med objekter fra verdensrommet er den såkalte Tunguska-hendelsen som fant sted over Sibir 30. juni 1908, sannsynligvis som et resultat av at en meteor eller et fragment av en komet eksploderte 5 til 10 kilometer over jordoverflaten. Virkningen av eksplosjonen var i området 3 til 30 megatonn TNT-ekvivalent og ødela flere tusen kvadratkilometer med skog. En lignende, men mindre hendelse, fant sted 15. februar 2013 over Tsjeljabinsk fylke i Russland.

Supernovaer og kollisjoner mellom planeter, stjerner, nøytronstjerner og svarte hull kan gi anledning til de største eksplosjonene som er kjent i hele universet. Dette kan lede til ekstreme kosmiske hendelser som gammaglimt og utsending av gravitasjonsbølger. Man antar også at universet hadde sin begynnelse gjennom en storstilt eksplosjon som gjerne bare kalles for det store smellet eller big bang.