نبضة كهرومغناطيسية نووية

في يوليو/تموز 1962، أجرت الولايات المتحدة تجربة "ستارفيش برايم" ، حيث فجّرت قنبلة نووية بقوة 1.44 ميغا طن (6.0 بيتاجول ) على ارتفاع 400 كيلومتر (250 ميلاً؛ 1,300,000 قدم) فوق منتصف المحيط الهادئ. وقد أثبتت هذه التجربة أن آثار الانفجار النووي على ارتفاعات عالية أكبر بكثير مما كان يُعتقد سابقاً. وقد كشفت "ستارفيش برايم" عن هذه الآثار للجمهور من خلال إحداث أضرار كهربائية في هاواي ، على بُعد حوالي 1,445 كيلومتراً (898 ميلاً) من نقطة التفجير، مما أدى إلى تعطيل حوالي 300 مصباح إنارة شوارع، وإطلاق العديد من أجهزة إنذار السرقة، وإتلاف وصلة ميكروويف. ^{[ 9 ]}     

كان مشروع "ستارفيش برايم" أول نجاح في سلسلة التجارب النووية الأمريكية على ارتفاعات عالية عام 1962 والمعروفة باسم عملية "فيشبول" . وجمعت التجارب اللاحقة المزيد من البيانات حول ظاهرة النبض الكهرومغناطيسي على ارتفاعات عالية.

قدمت التجارب النووية عالية الارتفاع التي أجريت في أكتوبر ونوفمبر 1962 في عملية فيشبول، والتي تحمل اسمي بلوجيل تربل برايم وكينجفيش، بيانات واضحة بما يكفي لتمكين الفيزيائيين من تحديد الآليات الفيزيائية الكامنة وراء النبضات الكهرومغناطيسية بدقة . ^{[ 10 ]}

تم إصلاح أضرار النبض الكهرومغناطيسي لاختبار ستارفيش برايم بسرعة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أن النبض الكهرومغناطيسي فوق هاواي كان ضعيفًا نسبيًا مقارنة بما يمكن إنتاجه بنبضة أكثر كثافة، وجزئيًا إلى المتانة النسبية (مقارنة باليوم) ^{[ 11 ]} للبنية التحتية الكهربائية والإلكترونية في هاواي في عام 1962. ^{[ 12 ]}

أدى صغر حجم النبضة الكهرومغناطيسية الناتجة عن قنبلة ستارفيش برايم في هاواي (حوالي 5.6 كيلوفولت/متر) وقلة الأضرار الناجمة عنها (على سبيل المثال، انطفاء ما بين 1% إلى 3% فقط من مصابيح الشوارع) ^{[ 13 ]} إلى اعتقاد بعض العلماء، في بدايات أبحاث النبضات الكهرومغناطيسية، بأن المشكلة قد لا تكون ذات أهمية كبيرة. لكن حسابات لاحقة ^{[ 12 ]} أظهرت أنه لو تم تفجير رأس ستارفيش برايم الحربي فوق شمال الولايات المتحدة القارية، لكانت قوة النبضة الكهرومغناطيسية أكبر بكثير (من 22 إلى 30 كيلوفولت/متر) نظرًا لقوة المجال المغناطيسي للأرض فوق الولايات المتحدة، بالإضافة إلى اختلاف اتجاهه عند خطوط العرض العليا. هذه الحسابات، إلى جانب الاعتماد المتزايد على الإلكترونيات الدقيقة الحساسة للنبضات الكهرومغناطيسية، زادت من الوعي بأن النبضات الكهرومغناطيسية قد تشكل مشكلة خطيرة. ^{[ 14 ]}

في عام 1962، أجرى الاتحاد السوفيتي ثلاث تجارب نووية لتوليد نبضات كهرومغناطيسية في الفضاء فوق كازاخستان، وكانت آخرها ضمن " التجارب النووية السوفيتية للمشروع K ". ^{[ 15 ]} ورغم أن هذه الأسلحة كانت أصغر بكثير (300 كيلوطن ) من تجربة "ستارفيش برايم"، إلا أنها أُجريت فوق منطقة مأهولة بالسكان وواسعة المساحة، وفي موقع يتميز بمجال مغناطيسي أرضي أقوى. وورد أن الأضرار الناجمة عن النبضة الكهرومغناطيسية الناتجة كانت أكبر بكثير مما كانت عليه في "ستارفيش برايم". فقد تسببت نبضة E3 الشبيهة بالعاصفة المغناطيسية الأرضية ، والناتجة عن التجربة 184، في ارتفاع مفاجئ في التيار الكهربائي في خط كهرباء طويل تحت الأرض، مما أدى إلى اندلاع حريق في محطة توليد الكهرباء بمدينة كاراغاندا .

بعد تفكك الاتحاد السوفيتي ، تم إبلاغ العلماء الأمريكيين بشكل غير رسمي بحجم هذا الضرر. ^{[ 16 ]} ولعدة سنوات، تعاون علماء أمريكيون وروس في دراسة ظاهرة النبض الكهرومغناطيسي عالي الطاقة (HEMP). وتم تأمين التمويل لتمكين العلماء الروس من نشر بعض نتائج النبض الكهرومغناطيسي السوفيتي في المجلات العلمية الدولية. ^{[ 17 ]} ونتيجة لذلك، توجد وثائق رسمية لبعض أضرار النبض الكهرومغناطيسي في كازاخستان، على الرغم من أنها لا تزال قليلة في الأدبيات العلمية المفتوحة . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

في إحدى تجارب مشروع K، قام علماء سوفييت بتجهيز قسم من خط الهاتف بطول 570 كيلومترًا (350 ميلًا) في المنطقة التي توقعوا تأثرها بالنبضة الكهرومغناطيسية. قُسِّم خط الهاتف المُراقَب إلى خطوط فرعية يتراوح طولها بين 40 و80 كيلومترًا (25 إلى 50 ميلًا) ، تفصل بينها مُكرِّرات . حُفِظ كل خط فرعي بواسطة صمامات كهربائية وواقيات من الجهد الزائد مملوءة بالغاز . أدى النبض الكهرومغناطيسي الناتج عن التجربة النووية K-3 (المعروفة أيضًا باسم التجربة 184) التي أُجريت في 22 أكتوبر إلى انفجار جميع الصمامات الكهربائية وتدمير جميع واقيات الجهد الزائد في جميع الخطوط الفرعية. ^{[ 18 ]} أشارت تقارير منشورة، بما في ذلك مقال نُشر عام 1998 في مجلة IEEE، ^{[ 18 ]} إلى وجود مشاكل كبيرة في العوازل الخزفية على خطوط نقل الطاقة الكهربائية العلوية أثناء التجارب. ذكر تقرير فني صدر عام 2010 لصالح مختبر أوك ريدج الوطني أن "عوازل خطوط الطاقة قد تضررت، مما أدى إلى حدوث ماس كهربائي في الخط وانفصال بعض الخطوط عن الأعمدة وسقوطها على الأرض". ^{[ 20 ]}  

نبضة E1 هي مكون سريع للغاية من مكونات النبض الكهرومغناطيسي النووي. E1 عبارة عن مجال كهرومغناطيسي قصير ولكنه مكثف، يُحدث جهدًا عاليًا في الموصلات الكهربائية. يُسبب E1 معظم أضراره بتجاوز جهد الانهيار الكهربائي . يمكن لـ E1 تدمير أجهزة الكمبيوتر ومعدات الاتصالات، ويتغير بسرعة فائقة (نانو ثانية) بحيث لا تستطيع أجهزة الحماية من الصواعق العادية توفير حماية فعالة منه. تعمل أجهزة الحماية من الصواعق سريعة الاستجابة (مثل تلك التي تستخدم ثنائيات TVS ) على حجب نبضة E1.

ينتج التيار E1 عندما تؤين أشعة غاما الناتجة عن الانفجار النووي الذرات في طبقات الجو العليا (تنزع الإلكترونات منها). يُعرف هذا بتأثير كومبتون ، ويُسمى التيار الناتج "تيار كومبتون". تتحرك الإلكترونات في اتجاه هابط بسرعات نسبية (أكثر من 90% من سرعة الضوء). في غياب المجال المغناطيسي، ينتج عن ذلك نبضة كهربائية شعاعية كبيرة تنتشر للخارج من موقع الانفجار، محصورة في منطقة المصدر (المنطقة التي تضعف فيها فوتونات غاما). يُؤثر المجال المغناطيسي للأرض بقوة على تدفق الإلكترونات بزاوية قائمة على كل من المجال ومتجه الجسيمات الأصلي، مما يُحرف الإلكترونات ويؤدي إلى إشعاع السنكروترون . ولأن نبضة غاما المنتشرة للخارج تنتشر بسرعة الضوء، يتجمع إشعاع السنكروترون الناتج عن إلكترونات كومبتون بشكل متماسك ، مما يؤدي إلى إشارة كهرومغناطيسية مُشعّة. يُنتج هذا التفاعل نبضة كبيرة وقصيرة. ^{[ 24 ]}

عمل العديد من الفيزيائيين على مشكلة تحديد آلية نبضة HEMP E1. وقد تم تحديد الآلية أخيرًا بواسطة كونراد لونغمير من مختبر لوس ألاموس الوطني في عام 1963. ^{[ 10 ]}

يُقدّم لونغمير قيمًا عددية لحالة نموذجية لنبضة E1 ناتجة عن سلاح نووي من الجيل الثاني، مثل تلك المستخدمة في عملية فيشبول . تبلغ طاقة أشعة غاما النموذجية المنبعثة من هذا السلاح حوالي 2 ميغا إلكترون فولت. تنقل أشعة غاما حوالي نصف طاقتها إلى الإلكترونات الحرة المنبعثة، مما يُعطي طاقة تبلغ حوالي 1 ميغا إلكترون فولت. ^{[ 24 ]}  

في الفراغ وغياب المجال المغناطيسي، ستتحرك الإلكترونات بكثافة تيار تبلغ عشرات الأمبيرات لكل متر مربع. ^{[ 24 ]} ونظرًا لميل المجال المغناطيسي للأرض نحو الأسفل عند خطوط العرض العليا ، تتخذ منطقة ذروة شدة المجال شكل حرف U باتجاه خط الاستواء من موقع الانفجار. وكما هو موضح في الرسم التخطيطي، بالنسبة للانفجارات النووية في نصف الكرة الشمالي ، تقع هذه المنطقة على شكل حرف U جنوب نقطة الانفجار. بالقرب من خط الاستواء ، حيث يكون المجال المغناطيسي للأرض أقرب إلى الوضع الأفقي، تكون شدة المجال E1 أكثر تناظرًا حول موقع الانفجار.

عند شدة المجال المغناطيسي الأرضي النموذجية لخطوط العرض المتوسطة، تدور هذه الإلكترونات الأولية حلزونيًا حول خطوط المجال المغناطيسي بنصف قطر نموذجي يبلغ حوالي 85 مترًا (280 قدمًا) . تتوقف هذه الإلكترونات الأولية نتيجة اصطدامها بجزيئات الهواء على مسافة متوسطة تبلغ حوالي 170 مترًا (560 قدمًا) . هذا يعني أن معظم الإلكترونات تتوقف نتيجة اصطدامها بجزيئات الهواء قبل إكمال دورة حلزونية كاملة حول خطوط المجال. ^{[ 24 ]}  

يُشعّ تفاعل الإلكترونات سالبة الشحنة مع المجال المغناطيسي نبضة من الطاقة الكهرومغناطيسية. تصل هذه النبضة عادةً إلى ذروتها في غضون خمس نانوثانية تقريبًا، ثم تتناقص شدتها إلى النصف خلال 200 نانوثانية. (بحسب تعريف اللجنة الكهروتقنية الدولية، تنتهي نبضة E1 هذه بعد 1000 نانوثانية من بدايتها). تحدث هذه العملية في وقت واحد على حوالي 10^ ²⁵ إلكترونًا. ^{[ 24 ]}  يؤدي التفاعل المتزامن للإلكترونات إلى إشعاع النبضة الناتجة من كل إلكترون بشكل متماسك، لتتجمع في النهاية مُنتجةً نبضة واحدة ذات سعة كبيرة ومدة قصيرة. ^{[ 25 ]}

تتسبب التصادمات الثانوية في فقدان الإلكترونات اللاحقة للطاقة قبل وصولها إلى مستوى سطح الأرض. والإلكترونات الناتجة عن هذه التصادمات اللاحقة تمتلك طاقة ضئيلة للغاية بحيث لا تُسهم بشكل كبير في نبضة E1. ^{[ 24 ]}

تُنتج أشعة غاما ذات طاقة 2 ميغا إلكترون فولت عادةً نبضة E1 بالقرب من سطح الأرض عند خطوط العرض المرتفعة نسبيًا، حيث تبلغ ذروتها حوالي 50,000 فولت لكل متر. وتؤدي عملية التأين في طبقة الستراتوسفير الوسطى إلى تحويل هذه المنطقة إلى موصل كهربائي، وهي عملية تمنع إنتاج المزيد من الإشارات الكهرومغناطيسية، مما يؤدي إلى تشبع شدة المجال عند حوالي 50,000 فولت لكل متر. وتعتمد شدة نبضة E1 على عدد أشعة غاما وشدتها، وعلى سرعة انفجار أشعة غاما. كما تتأثر الشدة جزئيًا بالارتفاع.

توجد تقارير عن أسلحة نووية "ذات نبضة كهرومغناطيسية فائقة" قادرة على تجاوز حد 50,000 فولت لكل متر بآليات غير محددة. وتُصنف حقيقة هذه الأسلحة وتفاصيل بنائها المحتملة ضمن المعلومات السرية، وبالتالي فهي غير مؤكدة في الأدبيات العلمية المنشورة ^{[ 26 ] : 3}

ينشأ مُكوّن E2 من أشعة غاما المتناثرة وأشعة غاما غير المرنة الناتجة عن النيوترونات . يُعدّ مُكوّن E2 نبضة "متوسطة الزمن" تستمر، وفقًا لتعريف اللجنة الكهروتقنية الدولية، من حوالي ميكروثانية واحدة إلى ثانية واحدة بعد الانفجار. يتشابه E2 مع البرق في كثير من الجوانب، مع أن E2 الناتج عن البرق قد يكون أكبر بكثير من E2 النووي. ونظرًا لهذه التشابهات وانتشار استخدام تقنيات الحماية من الصواعق، يُعتبر E2 عمومًا الأسهل في الحماية منه. ^{[ 22 ]}

وفقًا للجنة النبض الكهرومغناطيسي الأمريكية، فإن المشكلة الرئيسية في E2 هي أنها تأتي مباشرة بعد E1، مما قد يكون قد ألحق الضرر بالأجهزة التي من المفترض أن تحمي من E2.

يذكر التقرير التنفيذي للجنة EMP لعام 2004: "بشكل عام، لن يُمثل ذلك مشكلة لأنظمة البنية التحتية الحيوية نظرًا لوجود تدابير وقائية قائمة لديها للدفاع ضد ضربات البرق العرضية. ويكمن الخطر الأكبر في التأثير التآزري، حيث يتبع المكون E2 جزءًا صغيرًا من الثانية بعد تأثير المكون الأول، مما قد يُضعف أو يُدمر العديد من ميزات الحماية والتحكم. وبالتالي، قد يُسمح للطاقة المرتبطة بالمكون الثاني بالمرور إلى الأنظمة وإتلافها." ^{[ 22 ] : 6}

يختلف المكون E3 عن المكونين E1 وE2. فهو نبضة أبطأ بكثير، تدوم من عشرات إلى مئات الثواني. وينتج عن التشوه المؤقت للمجال المغناطيسي للأرض الناتج عن الانفجار النووي. ويشبه المكون E3 العاصفة المغناطيسية الأرضية . ^{[ 27 ] [ 22 ]} ومثل العاصفة المغناطيسية الأرضية، يمكن للمكون E3 أن يُحدث تيارات مستحثة مغناطيسيًا في الموصلات الكهربائية الطويلة، مما يُلحق الضرر بمكونات مثل محولات خطوط الطاقة . ^{[ 28 ]}

نظراً للتشابه بين العواصف المغناطيسية الأرضية الناتجة عن النشاط الشمسي وموجة E3 النووية، فقد شاع استخدام مصطلح "النبضة الكهرومغناطيسية الشمسية" للإشارة إلى العواصف المغناطيسية الأرضية الناتجة عن النشاط الشمسي. ^{[ 29 ]} ولا تشمل "النبضة الكهرومغناطيسية الشمسية" مكونات E1 أو E2. ^{[ 30 ]}

وفقًا لدليل تمهيدي على الإنترنت نشرته جمعية العلماء الأمريكيين : ^{[ 33 ]}

يُنتج التفجير النووي على ارتفاعات عالية تدفقًا فوريًا لأشعة غاما من التفاعلات النووية داخل الجهاز. تُنتج هذه الفوتونات بدورها إلكترونات حرة عالية الطاقة عن طريق تشتت كومبتون على ارتفاعات تتراوح بين 20 و40 كيلومترًا تقريبًا. تُحاصر هذه الإلكترونات بعد ذلك في المجال المغناطيسي للأرض، مما يُولد تيارًا كهربائيًا متذبذبًا . هذا التيار غير متماثل عمومًا، ويُنتج مجالًا كهرومغناطيسيًا مُشعًا سريع الارتفاع يُسمى النبضة الكهرومغناطيسية (EMP). ولأن الإلكترونات تُحاصر بشكل متزامن تقريبًا، فإن مصدرًا كهرومغناطيسيًا ضخمًا جدًا يُشع بشكل متماسك .

يمكن أن يمتد النبض بسهولة عبر مناطق بحجم قارة، ويمكن لهذا الإشعاع أن يؤثر على الأنظمة البرية والبحرية والجوية. ... إن تفجير جهاز ضخم على ارتفاع 400-500 كيلومتر (250-310 ميل) فوق ولاية كانساس سيؤثر على جميع أنحاء الولايات المتحدة القارية. وتمتد إشارة هذا الحدث إلى الأفق المرئي من نقطة الانفجار.  

وبالتالي، لكي تتأثر المعدات، يجب أن يكون السلاح فوق الأفق المرئي . ^{[ 33 ]}

الارتفاع المذكور أعلاه أعلى من ارتفاع محطة الفضاء الدولية والعديد من الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض . قد يكون للأسلحة الكبيرة تأثيرٌ بالغٌ على عمليات الأقمار الصناعية والاتصالات، كما حدث خلال عملية "فيشبول". عادةً ما تعود الآثار المدمرة على الأقمار الصناعية في المدار إلى عوامل أخرى غير النبض الكهرومغناطيسي. في التجربة النووية "ستارفيش برايم" ، تركزت معظم الأضرار في الألواح الشمسية للأقمار الصناعية أثناء مرورها عبر أحزمة الإشعاع الناتجة عن الانفجار. ^{[ 34 ]}

أما بالنسبة للانفجارات داخل الغلاف الجوي، فالوضع أكثر تعقيدًا. ففي نطاق ترسب أشعة غاما، لا تنطبق القوانين البسيطة نظرًا لتأين الهواء وظهور تأثيرات أخرى للنبض الكهرومغناطيسي، مثل المجال الكهربائي الشعاعي الناتج عن انفصال إلكترونات كومبتون عن جزيئات الهواء، بالإضافة إلى ظواهر معقدة أخرى. بالنسبة للانفجار السطحي، فإن امتصاص الهواء لأشعة غاما يحد من نطاق ترسبها إلى حوالي 16 كيلومترًا (10 أميال) ، بينما في حالة الانفجار في الهواء ذي الكثافة المنخفضة على ارتفاعات عالية، يكون نطاق الترسب أكبر بكثير. 

كانت القوة التفجيرية النموذجية للأسلحة النووية المستخدمة خلال تخطيط هجمات النبض الكهرومغناطيسي في الحرب الباردة تتراوح بين 1 و10 ميغا طن (4.2 إلى 41.8 بيتاجول ) . ^{[ 35 ] : 39} وهذا يعادل تقريبًا 50 إلى 500 ضعف حجم قنبلتي هيروشيما وناغازاكي. وقد أدلى علماء الفيزياء بشهاداتهم في جلسات استماع الكونغرس الأمريكي بأن الأسلحة ذات القوة التفجيرية البالغة 10 كيلوطن (42 تيراجول) أو أقل قادرة على إحداث نبض كهرومغناطيسي كبير. ^{[ 36 ] : 48}    

تزداد قوة النبضة الكهرومغناطيسية على مسافة ثابتة من الانفجار بحد أقصى الجذر التربيعي لقوة الانفجار (انظر الرسم التوضيحي على اليمين). هذا يعني أنه على الرغم من أن سلاحًا بقوة 10 كيلوطن (42 تيراجول) لا يمتلك سوى  بنسبة 0.7% من الطاقة المنبعثة من اختبار ستارفيش برايم الذي تبلغ طاقته 1.44 ميغا طن (6.0 بيتاجول) ، سيكون النبض الكهرومغناطيسي على الأقل  8% من قوتها. بما أن المكون E1 من النبضة الكهرومغناطيسية النووية يعتمد على ناتج أشعة غاما الفوري، والذي كان 0.1% فقط من الناتج في ستارفيش برايم، ولكنه يمكن أن يكونبنسبة 0.5% من قوة أسلحة الانشطار النووي النقي منخفضة القوة ، يمكن لقنبلة بقوة 10 كيلوطن (42 تيراجول) أن تكون بسهولة 5 *  8% =تبلغ قوتها 40% من قوة Starfish Prime البالغة 1.44 ميغا طن (6.0 بيتاجول) في إنتاج EMP. ^{[ 37 ]}  

إجمالي طاقة أشعة غاما الفورية في انفجار الانشطار النووي هو3.5% من الناتج، ولكن في انفجار بقوة 10 كيلوطن (42 تيراجول) ، تمتص المادة المتفجرة المحفزة حول قلب القنبلة حوالي  85% من أشعة جاما الفورية، لذا فإن الناتج هو حوالي0.5% من الناتج. في قنبلة ستارفيش برايم النووية الحرارية ، كان ناتج الانشطار أقل من 100%، وامتص الغلاف الخارجي السميك حوالي 95% من أشعة غاما الفورية الصادرة من المحرك الدافع حول مرحلة الاندماج. كما أن الأسلحة النووية الحرارية أقل كفاءة في إنتاج النبض الكهرومغناطيسي لأن المرحلة الأولى قادرة على تأيين الهواء مسبقًا ^{[ 37 ]} ، مما يجعله موصلًا للكهرباء، وبالتالي يُقصر تيارات كومبتون المتولدة من مرحلة الاندماج بسرعة . لذا، فإن أسلحة الانشطار النقي الصغيرة ذات الأغلفة الرقيقة أكثر كفاءة بكثير في إحداث النبض الكهرومغناطيسي من معظم القنابل الضخمة.

مع ذلك، لا ينطبق هذا التحليل إلا على المكونين السريعين E1 وE2 للنبضة الكهرومغناطيسية النووية. أما المكون E3 الشبيه بالعاصفة المغناطيسية الأرضية للنبضة الكهرومغناطيسية النووية فهو أكثر تناسباً مع إجمالي الطاقة الناتجة عن السلاح. ^{[ 38 ]}

في النبضة الكهرومغناطيسية النووية، يتم توليد جميع مكونات النبضة الكهرومغناطيسية خارج السلاح. ^{[ 33 ]}

في الانفجارات النووية التي تحدث على ارتفاعات عالية ، يتولد جزء كبير من النبض الكهرومغناطيسي بعيدًا عن موقع الانفجار (حيث تصل أشعة غاما الناتجة عن الانفجار إلى طبقات الجو العليا). ويتميز هذا المجال الكهربائي الناتج عن النبض الكهرومغناطيسي بتجانسه الملحوظ على مساحة واسعة متأثرة. ^{[ 32 ]}

بحسب المرجع القياسي حول آثار الأسلحة النووية الصادر عن وزارة الدفاع الأمريكية، "تعتمد ذروة المجال الكهربائي (وسعته) على سطح الأرض الناتج عن انفجار على ارتفاعات عالية على قوة الانفجار، وارتفاع الانفجار، وموقع الراصد، واتجاهه بالنسبة للمجال المغناطيسي الأرضي . ومع ذلك، كقاعدة عامة، يُتوقع أن تصل شدة المجال إلى عشرات الكيلوفولتات لكل متر في معظم المنطقة التي تتلقى إشعاع النبضة الكهرومغناطيسية." ^{[ 32 ]}

ويذكر النص أيضاً أنه "...  في معظم المنطقة المتأثرة بالنبضة الكهرومغناطيسية، ستتجاوز شدة المجال الكهربائي على الأرض 0.5 E _max . بالنسبة لعوائد أقل من بضع مئات من الكيلوطن، لن يكون هذا صحيحاً بالضرورة لأن شدة المجال عند نقطة التماس مع الأرض قد تكون أقل بكثير من 0.5 E _max ." ^{[ 32 ]}

( يشير E _max إلى أقصى قوة للمجال الكهربائي في المنطقة المتأثرة.)

بمعنى آخر، ستكون شدة المجال الكهربائي في المنطقة بأكملها المتأثرة بالنبضة الكهرومغناطيسية متجانسة إلى حد كبير بالنسبة للأسلحة ذات الانبعاثات العالية من أشعة غاما. أما بالنسبة للأسلحة الأصغر حجماً، فقد يتناقص المجال الكهربائي بمعدل أسرع مع ازدياد المسافة. ^{[ 32 ]}

بحسب بيان مكتوب صادر عن الجيش الصيني ، تمتلك الصين أجهزة نبضات كهرومغناطيسية فائقة، وقد ناقشت استخدامها في مهاجمة تايوان . من شأن هذا الهجوم أن يُعطّل أنظمة المعلومات في تايوان، مما يسمح للصين بالتوغل فيها ومهاجمتها مباشرةً باستخدام جنودها. وقد أكد الجيش التايواني لاحقًا امتلاك الصين لأجهزة النبضات الكهرومغناطيسية الفائقة وقدرتها على تدمير شبكات الطاقة . ^{[ 41 ]}

بالإضافة إلى تايوان، يناقش الدكتور بيتر براي التداعيات المحتملة لهجوم صيني على الولايات المتحدة باستخدام هذه الأسلحة. فبينما تمتلك الولايات المتحدة أسلحة نووية، إلا أنها لم تُجرِ تجارب على النبضات الكهرومغناطيسية فائقة القوة، وهي نظرياً شديدة التأثر بأي هجمات مستقبلية من دول أخرى. ويعود ذلك إلى اعتمادها على الحواسيب في إدارة جزء كبير من الحكومة والاقتصاد. ^{[ 40 ]} أما في الخارج، فقد تتعرض حاملات الطائرات الأمريكية المتمركزة ضمن نطاق معقول من قنبلة متفجرة لتدمير كامل للصواريخ الموجودة على متنها، فضلاً عن أنظمة الاتصالات التي تُمكّنها من التواصل مع السفن القريبة ومراكز التحكم البرية. ^{[ 41 ]}

منذ الحرب الباردة، أجرت روسيا تجارب على تصميم وتأثيرات قنابل النبض الكهرومغناطيسي.

صمّم الاتحاد السوفيتي نظامًا لإطلاق الأسلحة النووية من مدار أرضي منخفض . ^{[ 42 ]} وقدّمت روسيا مقترحات لتطوير أقمار صناعية مزوّدة بقدرات النبض الكهرومغناطيسي . وهذا من شأنه أن يُحدث تفجيرات تصل إلى 100 كيلومتر (62 ميلًا) فوق سطح الأرض، ما قد يُعطّل الأنظمة الإلكترونية للأقمار الصناعية الأمريكية المُعلقة في مدار حول الكوكب، والتي يُعدّ الكثير منها حيويًا للردع وتنبيه الولايات المتحدة من الصواريخ المُحتملة. ^{[ 40 ]} 

تُعتبر المعدات القديمة التي تعتمد على الصمامات الإلكترونية أقل عرضةً للتأثر بالنبضات الكهرومغناطيسية النووية مقارنةً بالمعدات الإلكترونية ذات الحالة الصلبة ، والتي تكون أكثر عرضةً للتلف نتيجةً لارتفاعات الجهد والتيار الكبيرة والقصيرة. وكانت الطائرات العسكرية السوفيتية في حقبة الحرب الباردة مزودةً في كثير من الأحيان بإلكترونيات طيران تعتمد على الصمامات الإلكترونية نظرًا لمحدودية قدرات الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة، ولأن المعدات التي تعتمد على الصمامات الإلكترونية كانت أكثر قدرةً على الصمود. ^{[ 2 ]}

قد تتضرر مكونات أخرى في دوائر الصمامات المفرغة بفعل النبض الكهرومغناطيسي. وقد تضررت أجهزة الصمامات المفرغة في اختبارات عام 1962. ^{[ 19 ]} ونجا جهاز الراديو ثنائي الاتجاه المحمول PRC-77 VHF ذو الحالة الصلبة من اختبارات مكثفة للنبض الكهرومغناطيسي. ^{[ 44 ]} أما جهاز PRC-25 الأقدم، والمطابق تقريبًا للجهاز السابق باستثناء مرحلة التضخيم النهائية بالصمامات المفرغة، فقد تم اختباره في أجهزة محاكاة النبض الكهرومغناطيسي، ولكنه لم يُعتمد لضمان استمرارية عمله بكفاءة كاملة.

تكون المعدات التي تعمل أثناء حدوث النبضة الكهرومغناطيسية أكثر عرضةً للتلف. فحتى النبضة منخفضة الطاقة تصل إلى مصدر الطاقة، وتتعرض جميع أجزاء النظام للضوء. على سبيل المثال، قد يتشكل مسار تقوس كهربائي عالي التيار عبر مصدر الطاقة، مما قد يؤدي إلى احتراق أحد الأجهزة على طول هذا المسار. يصعب التنبؤ بهذه التأثيرات، وتتطلب إجراء اختبارات لتقييم نقاط الضعف المحتملة. ^{[ 43 ]}

أُجريت العديد من التفجيرات النووية باستخدام القنابل الجوية . لم تفقد طائرات بي-29 التي ألقت الأسلحة النووية على هيروشيما وناغازاكي طاقتها بسبب التلف الكهربائي، لأن الإلكترونات (المقذوفة من الهواء بواسطة أشعة غاما) تتوقف بسرعة في الهواء العادي عند الانفجارات التي تحدث على ارتفاعات تقل عن 10 كيلومترات تقريبًا ( 33000 قدم) ، وبالتالي لا تتأثر بشكل كبير بالمجال المغناطيسي للأرض. ^{[ 32 ] : 517} 

لو كانت الطائرات التي تحمل قنابل هيروشيما وناغازاكي داخل منطقة الإشعاع النووي المكثف لحظة انفجار القنابل فوق هاتين المدينتين، لكانت قد تأثرت بظاهرة النبض الكهرومغناطيسي الناتج عن فصل الشحنات (الشعاعي). لكن هذا لا يحدث إلا ضمن نطاق الانفجار الشديد عند الانفجارات التي تحدث على ارتفاع أقل من 10 كيلومترات (33000 قدم) . 

خلال عملية "فيشبول" ، تعرضت طائرة تصوير من طراز KC-135 لاضطرابات كهرومغناطيسية أثناء تحليقها على بُعد 300 كيلومتر (190 ميلًا) من موقع الانفجارات التي بلغت قوتها 410 كيلوطن (1700 تيراجول) على ارتفاعي 48 و95 كيلومترًا (157000 و312000 قدم) . ^{[ 37 ]} كانت الأجهزة الإلكترونية الحيوية آنذاك أقل تطورًا من الأجهزة الحالية، وتمكنت الطائرة من الهبوط بسلام.      

تعتمد الطائرات الحديثة بشكل كبير على الإلكترونيات الصلبة، وهي شديدة التأثر بنبضات الكهرومغناطيسية. لذا، تضع سلطات الطيران متطلبات خاصة بالمجالات الإشعاعية عالية الكثافة (HIRF) للطائرات الجديدة للحد من احتمالية وقوع حوادث تحطم ناجمة عن نبضات الكهرومغناطيسية أو التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). ^{[ 45 ]} ولتحقيق ذلك، يجب أن تكون جميع أجزاء الطائرة موصلة للكهرباء. وهذا يشكل الدرع الرئيسي ضد نبضات الكهرومغناطيسية، طالما لا توجد ثقوب تسمح للموجات باختراق مقصورة الطائرة. كما أن عزل بعض أجهزة الكمبيوتر الرئيسية داخل الطائرة يوفر طبقة حماية إضافية ضد نبضات الكهرومغناطيسية.

من غير المرجح أن يؤثر النبض الكهرومغناطيسي على معظم السيارات، على الرغم من اعتماد السيارات الحديثة بشكل كبير على الإلكترونيات، لأن الدوائر الإلكترونية والأسلاك في السيارات قصيرة جدًا بحيث لا تتأثر. إضافةً إلى ذلك، توفر الهياكل المعدنية للسيارات بعض الحماية. مع ذلك، حتى نسبة ضئيلة من السيارات التي تتعطل بسبب خلل إلكتروني ستتسبب في ازدحام مروري. ^{[ 43 ]}

يكون تأثير النبضة الكهرومغناطيسية أقل على أجزاء قصيرة من الموصلات الكهربائية. وتؤثر عوامل أخرى أيضًا على مدى تأثر الأجهزة الإلكترونية، لذا لا يوجد حد أقصى ثابت يحدد ما إذا كان جهاز ما سيصمد أم لا. ومع ذلك، من المرجح أن تتحمل الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، مثل ساعات اليد والهواتف المحمولة، النبضة الكهرومغناطيسية. ^{[ 43 ]}

على الرغم من أن فرق الجهد الكهربائي يمكن أن يتراكم في الموصلات الكهربائية بعد حدوث نبضة كهرومغناطيسية، إلا أنه لن ينتقل عمومًا إلى أجسام البشر أو الحيوانات، وبالتالي فإن التلامس آمن. ^{[ 43 ]}

للنبضات الكهرومغناطيسية ذات الشدة والطول الكافيين القدرة على التأثير على جسم الإنسان. تشمل الآثار الجانبية المحتملة طفرات خلوية، وتلف الجهاز العصبي، وحروق داخلية، وتلف الدماغ، ومشاكل مؤقتة في التفكير والذاكرة. ^{[ 46 ]} مع ذلك، فإن هذا يحدث في حالات استثنائية، مثل التواجد بالقرب من مركز الانفجار والتعرض لكمية كبيرة من الإشعاع والنبضات الكهرومغناطيسية.

أظهرت دراسة أن التعرض لـ 200-400 نبضة من النبضات الكهرومغناطيسية يُسبب تسربًا في الأوعية الدموية الدماغية، ^{[ 47 ]} وهو تسرب يرتبط بمشاكل طفيفة في التفكير واسترجاع الذاكرة. قد تستمر هذه الآثار لمدة تصل إلى 12 ساعة بعد التعرض. ونظرًا لطول مدة التعرض اللازمة لظهور أي من هذه الآثار، فمن غير المرجح أن يلاحظها أي شخص حتى لو تعرض لفترة قصيرة. كما أن الجسم البشري لن يتأثر كثيرًا، لأن الإشارات تنتقل كيميائيًا وليس كهربائيًا، مما يجعل من الصعب التأثر بموجات النبضات الكهرومغناطيسية.

إضافةً إلى هذه الآثار المباشرة، تشير التقديرات إلى أن الاضطراب الناجم عن برنامج الطاقة النووية الوطنية (NEMP) سيؤثر سلبًا بشكل كبير على الزراعة، نظرًا لتعطل سلاسل إمداد المدخلات الزراعية كالأسمدة والمبيدات. وقد يؤدي ذلك إلى انخفاض المحاصيل في المناطق الزراعية الصناعية المتقدمة كأوروبا الوسطى بنسبة تصل إلى 75%. ^{[ 48 ]}