Ein nuklearer
elektromagnetischer Impuls, abgekürzt NEMP (engl. Nuclear
Electromagnetic Pulse) wird indirekt als Folge von intensiver Gammastrahlung
in einigen 100 km Höhe über der Erdatmosphäre im Zusammenhang mit dem Erdmagnetfeld
in der Atmosphäre durch den so genannten Compton-Effekt
ausgelöst. Eine solch starke transiente Gammastrahlungsquelle ist nur durch
eine Atomexplosion
zu erzeugen.
Bis zum Verbot
oberirdischer Kernwaffentests fanden solche Explosionen tatsächlich statt
und beschädigten oder zerstörten in den betroffenen Gebieten Versorgungsnetze
und Schiffe.
Durch
hochenergetische Gammaquanten im Bereich von einigen MeV aufwärts kommt es an
den Molekülen
der obersten Schichten der Erdatmosphäre zu einer schlagartigen Ionisierung:
Dabei werden aus den Molekülen Elektronen herausgeschlagen, so genannte
Primärelektronen, von denen ein großer Anteil die ursprüngliche Richtung des
Gammaquants beibehält und sich Richtung dichterer Atmosphärenschichten bewegt.
Ein Teil dieser freien Elektronen verursacht wegen der hohen Energie in Folge
weitere Stoßionisationen und setzt dabei weitere so genannte
Sekundärelektronen frei. Die auf die Erde zufliegenden negativen Elektronen und
die zurückgebliebenen positiven Luftionen bilden einen transienten elektrischen
Dipol. Aufgrund
der Ablenkung der bewegten Ladungsträger im Erdmagnetfeld als Folge der Lorentzkraft
entsteht dabei ein transienter magnetischer Dipol.
Diese zeitlich
und räumlich schnell veränderliche Ladungs- und Stromverteilung der Dipole im
oberen Atmosphärenschichten erzeugt ein breitbandiges, transientes Wellenfeld,
welches erst den eigentlichen elektromagnetischen Impuls ergibt, der für
Beeinträchtigungen von elektronischen Geräten und elektrischen Anlagen
verantwortlich ist.
Ein NEMP ist im
Unterschied zum LEMP durch die besonders steile Anstiegsgeschwindigkeit und
somit Breitbandigkei
Der genormte
NEMP, wie er in Prüflaboratorien zum Prüfen von Abschirmungen verwendet wird,
weist als Maximalwert eine elektrische Feldstärke von 50 kV/m und eine
magnetische Feldstärke von 133 A/m auf.
Ähnliche Effekte
treten auch bei nuklearen Explosionen in Bodennähe auf. Dort ist die Wirkung
des NEMP allerdings auf einen kleineren räumlichen Bereich beschränkt und durch
die thermischen und mechanischen Effekte der Nuklearexplosion überlagert.
Eine Wirkung ähnlich
einem NEMP kann auch durch starke Gammastrahlungsblitze natürlichen Ursprungs
ausgelöst werden, beispielsweise durch Pulsare oder Gammastrahlenausbrüche,
wenn sie der Erde nahe genug sind und ihr Gammastrahlungs-Leuchtkegel zufällig
genau die Erde trifft, so dass die Intensität der Gammastrahlung stark genug
ist. Die Wahrscheinlic
Elektromagnetische
Impulse können elektrische und vor allem elektronische Bauteile im
Wirkungsbereich zerstören und werden daher vom Militär auch in Form
bodengebundener EMP-Waffen eingesetzt (siehe auch: elektronische Kampfführung, E-Bombe, Induktion). Als Strahlungsquelle dient
hierfür z. B. die gerichtete Mikrowellenstrahlung
von relativistischen Magnetrons, die, aus Kondensatoren gespeist,
Spitzenleistungen im Terawattbereich liefern.
Auch starke Laserimpulse lösen
bei der Wechselwirkung mit Materie einen EMP aus. Laboratorien zu
Forschungszwecken mit Laser-Strahlungsleistungen bis in den Petawattbereich
weisen daher einen Strahlenschutz und entsprechende weitere Maßnahmen zum
Schutz der Kommunikationsnetze auf.
Die militärische
Anwendung von Laserimpulsen nutzt jedoch nicht diesen Effekt.
Ein Schutz vor
EMP ist durch die Einkapselung der Geräte in einen Faradayschen Käfig und entsprechende
Schutzschaltungen (Galvanische Trennung, Überspannungsableiter)
auf allen elektrischen Zuleitungen möglich.
Bei Funkanlagen
lässt sich die Abschirmung allerdings nur unvollkommen erreichen, da deren Antennen nicht abgeschirmt werden können und die
elektromagnetischen Felder ins Innere leiten.
Räumlich weit
ausgedehnte elektrische Leiter, wie Energieversorgungs- und
Kupfer-Telekommunikationsnetze, sind vor allem durch LEMP bzw. NEMP gefährdet.
Metallene Rohrleitungen sind auch durch NEMP gefährdet. Während
Energieversorgungsnetze kaum geschützt werden können, kann man in
Kommunikationsleitungen Trennübertrager oder -verstärker einbauen oder sie
durch Glasfasernetze ersetzen. Rohrleitungen kann man zum Schutz stellenweise
oder ganz aus isolierenden Werkstoffen herstellen.
Hausinstallationen
(Energie und Kommunikation) lassen sich mit einigem Aufwand durch geeignete
Erdung und Überspannungsableiter schützen.
Der elektromagnetische
Puls kann als Waffe oder für
Anschläge benutzt werden und dann auch außergewöhnlich schwere Folgen haben
(vgl.: Dritter Gefahrenbericht der Schutzkommission beim
Bundesminister des Innern, Bonn 2006, S. 30-32, 86, 90).