Aby zrozumieć różnice pomiędzy wybuchami jądrowymi czy termojądrowymi a klasycznymi (tzn. przy użyciu klasycznych materiałów wybuchowych), należy najpierw zdefinować pojęcie wybuchu. Można to zrobić tak (za [2] s. 1):

Powyższą definicję można uogólnić jeszcze bardziej mówiąc, że wybuch to po prostu gwałtowne rozprzestrzenienie się materii i energii. Energia powodująca to zjawisko może mieć różne źródła i w ten sposób wybuchy można podzielić na:

a) wybuchy, w których energia pochodzi od mechanicznie zgromadzonej energii potencjalnej - w ten sposób np. wybucha butla ze sprężonym powietrzem albo pęka za bardzo nadmuchany balonik. Siła wybuchu pochodzi z ciśnienia, jakie gazy wewnątrz butli lub balonika wywierają na ścianki. Takiemu wybuchowi zazwyczaj nie towarzyszy wzrost temperatury, a czasami wręcz jej spadek, gdyż rozprężające się gazy ochładzają się.

b) wybuchy, w których energia pochodzi z reakcji chemicznych - tutaj źródłem energii są procesy chemiczne zachodzące w materiale wybuchowym. Zazwyczaj chodzi o spalanie paliwa przy użyciu tlenu z tzw. utleniacza lub z powietrza. Podczas spalania powstają duże ilości energii powodujące wzrost temperatury, a co za tym idzie wzrost ciśnienia. Destrukcja może zatem następować zarówno przez nagrzewanie lub wręcz zapalanie materiałów w obrębie eksplozji, jak i przez falę uderzeniową. Siłę napędową dla fali uderzeniowej stanowią znaczne ilości gazowych produktów reakcji spalania (głównie para wodna H₂O i dwutlenek węgla CO₂), które powodują jeszcze większy przyrost ciśnienia.

c) wybuchy, w których energia pochodzi z reakcji jądrowych i termojądrowych - w tym przypadku zachodzące reakcje chemiczne mają już znikomy wpływ na siłę eksplozji. Znakomita większość energii jest wydzielana w procesach jądrowych, przy czym najczęściej wydzielana jest ona w postaci promieniowania. Dopiero ono jest przekształcane na falę uderzeniową, promieniowanie cieplne i inne efekty destrukcyjne eksplozji. Także pewne zachodzące reakcje chemiczne są procesami wtórnymi. Warto tu zauważyć, że nazwa "bomba atomowa" w odniesieniu do tego rodzaju broni jest nieco myląca, gdyż energia powstająca ze zwykłych reakcji chemicznych również pochodzi z atomów, ale nie z przemian jądrowych. Idąc tropem językowym możnaby więc uznać każdą bombę zawierającą atomy za "bombę atomową", a jak przecież powszechnie wiadomo, każda bomba składa się z atomów, ponieważ cały nasz świat składa się z atomów. Dlatego wskazane jest użycie nazwy "bomba jądrowa" w celu sprecyzowania, kiedy niszcząca energia pochodzi z reakcji jądrowych.

Jak widać każdy omówiony rodzaj eksplozji dodaje jakiś nowy element do poprzedniego, związany z rosnącą wyzwalaną energią oraz sposobem jej wyzwolenia. Najprawdopodobniej istnieją sposoby wyzwolenia jeszcze większej energii w procesach bardziej pierwotnych niż jądrowe, jak np. anihilacja materii i antymaterii, jednak na szczęście obecnie nie są to sposoby stosowane w celach militarnych ze względu na ogromne koszty.

Wybuch bomby jądrowej jest najpotężniejszym wybuchem, jaki może obecnie spowodować człowiek. Jego siłę szacuje się w jednostkach reprezentujących energię wybuchu ton klasycznych materiałów wybuchowych, a dokładniej trotylu (TNT, trinitrotoluen). Po wprowadzeniu takich oznaczeń pojawiły się jednak problemy. Otóż np. tony amerykańskie różnią się od ton angielskich, a także siła wybuchu trotylu zależy od warunków zewnętrznych i waha się od 980 do 1100 kcal/g. Ostatecznie zdefiniowano jednostkę przyjmując, że:

Odpowiada to całkowitemu rozszczepieniu masy uranu ²³⁵U równej ok. 53 g. ([15],[13])

Analogia do klasycznych materiałów wybuchowych ma swoje wady. W konwencjonalnych wybuchach większość destrukcyjnej energii niesie z sobą fala uderzeniowa, znacznie mniejsza jest wydzielana w postaci ciepła i nie ma ani śladu promieniowania jądrowego. W wybuchach jądrowych podział energii następuje nieco inaczej ([15], [17]):

Ilość energii wydzielana w postaci opadu promieniotwórczego zależy od typu bomby i miejsca eksplozji. Wybuchowi towarzyszy ponadto silny impuls elektromagnetyczny zdolny niszczyć urządzenia elektroniczne i elektryczne lub zakłócać ich pracę, a także kasować magnetyczne pamięci komputerów. Jak widać z tabeli 1, charakter eksplozji zależy też od energii wybuchu. Wiadomo, że wybuch silniejszy będzie miał większy zasięg zniszczeń, ale jego poszczególne fazy będą następować odpowiednio później, gdyż szybkość jego rozprzestrzeniania się jest zbliżona w każdym przypadku. ([17])

Dla różnych eksplozji jądrowych różne czynniki mają różne znaczenie, ponieważ mechanizmy ich powstawania i rozprzestrzeniania się zależą od wielu warunków, z których za najważniejsze uznaje się energię eksplozji i wysokość ewentualnie głębokość miejsca detonacji. Warto jednak zapoznać się wszystkimi możliwymi sposobami destrukcji, w jakie wyposażona jest broń nuklearna.

Zjawisko fali uderzeniowej jest rozprzestrzenianiem się gazów w gwałtowny sposób. Na dużych odległościach prędkość przemieszczania się fali uderzeniowej osiąga prędkość rozchodzenia się dźwięku (tj. ponad 1250 km/godz.), a na początku wybuchu jest o wiele większa. W początkowej fazie nawet wiatry mają większe prędkości. Przyczyną powstania zjawiska fali uderzeniowej jest wysokie ciśnienie w okolicach miejsca wybuchu, które dąży do wyrównania się z ciśnieniem sąsiadujących gazów. W efekcie gęstsze gazy napierają na materię z siłą mogącą w swym maksimum rozkruszyć beton i stal. Pierwotne wysokie ciśnienie pochodzi z nagrzanej promieniowaniem plazmy w kuli ognistej. Przejście fali uderzeniowej można rozważać jako otaczanie przedmiotu przez gęste gazy, przy czym nie otaczają go one natychmiast w jednej chwili, tylko najpierw napierają bardziej z jednej strony, a dopiero później docierają na drugą. Różnica ciśnień po dwóch stronach może spowodować odrzucenie nawet tak dużych przedmiotów jak ciężarówki. Po wyrównaniu się ciśnienia po obu stronach pod jego wpływem przedmioty lub budynki mogą być zgniatane lub zapadać się do wewnątrz. To podwyższone ciśnienie zwane jest nadciśnieniem i mierzy się je względem normalnego ciśnienia panującego na poziomie morza, czyli ciśnienia atmosferycznego. Można je porównać do zwiększonego ciśnienia panującego w baloniku, oczywiście na dużo większą skalę. Ale istnieje także zjawisko zwane ciśnieniem dynamicznym, które związane jest wiatrem powstającym, gdy gazy przemieszczają się od miejsca większego ciśnienia do miejsca mniejszego ciśnienia. Prędkość tego wiatru przekracza prędkości wiatrów w najsilniejszych huraganach i osiąga ponad 640 km/godz. (w zależności od strefy). Ciśnienie dynamiczne zależy od wartości prędkości wiatru, ale nie od jego kierunku. W eksplozji atomowej największa wartość ciśnienia dynamicznego następuje tuż po eksplozji, gdy gazy mają duże prędkości. Później górę bierze nadciśnienie, którego działanie ilustruje w uproszczeniu rysunek obok (za [2] s. 100). Uderzenie czoła fali wysokiego ciśnienia następuje niespodzianie, niepoprzedzone żadnym odgłosem, gdyż rozprzestrzenia się szybciej niż dźwięk. Jej gwałtowne działanie niszczy większość budynków, w zależności od strefy. Po przejściu fali ciśnienie powraca do normalnego poziomu, po czym następuje jego spadek, czyli podciśnienie. Nie jest ono już tak duże jak wcześniej nadciśnienie, ale też może stanowić zagrożenie, np. przesuwając lub rozrywając przedmioty. Wtórne pojawianie się podciśnienia związane jest ze spadkiem temperatury w obszarze bliższym centrum eksplozji, gdzie najpierw wzrosła ona gwałtownie. Tamże też pojawiają się pionowe prądy powietrzne wyciągające gazy w górę. Powoduje to spadek ciśnienia tamże i konieczność jego wyrównania poprzez powrót gazów, które już oddaliły się wraz z falą uderzeniową. Powstaje wiatr wiejący w kierunku miejsca eksplozji, ale nie jest on aż tak silny jak ten wiejący w kierunku fali uderzeniowej po jej przejściu. Ostatecznie ciśnienie powraca do swojej normalnej wartości. ([17], [2], [3])

Ważnym czynnikiem wtórnym fali uderzeniowej jest tak zwana fala Macha. Powstaje ona w przypadku odbicia fali uderzeniowej od powierzchni ziemi. Odbita fala przemieszcza się jako drugie czoło fali uderzeniowej i może czynić podobne szkody, z tym że nadchodzi z innego, najczęciej przeciwnego kierunku. Ponieważ przejście pierwszego czoła fali powoduje zmianę własności gazów (temperatury, ciśnienia itp.), fala odbita przemieszcza się z większą prędkością niż pierwotna i często zdarza się, że ją dogania. Wartości nadciśnień obu z nich sumują się wtedy i w efekcie powstaje dużo silniejsza pojedyncza fala. Oczywiście najszybciej zachodzi to najbliżej powierzchni ziemi, jednak wraz z upływem czasu i odległości taka silna pojedyncza fala może mieć wysokość kilku kilometrów. Zwie się ją czasem także słupem Macha. Kolejne fazy powstawania fali Macha ilustruje rysunek obok (za [2] s. 110-111). ([17], [2], [3])

Choć fala uderzeniowa zazwyczaj przenosi większość energii wybuchu bomby, to nie można lekceważyć pozostałych czynników rażenia. Kula ognia powstała w czasie eksplozji i promieniowanie przez nią emitowane bywają nawet groźniejsze, gdyż działają dużo szybciej nie dając czasu na schronienie się przed ich efektami. Temperatury wytwarzane podczas eksplozji nuklearnych dochodzą do 100 milionów kelwinów, co jest wartością 10000 (10⁴) razy większą niż w warunkach panujących na powierzchni Słońca. Ponieważ natężenie promieniowania jest proporcjonalne do czwartej potęgi temperatury, oznacza to, że eksplozja bomby atomowej jest 10¹⁶ razy jaśniejsza od światła słonecznego, przy czym jest to w większości promieniowanie sponad zakresu promieniowania widzialnego. Tuż po detonacji promienie gamma przenikające całą jeszcze obudowę bomby powodują powstanie smogu złożonego z ozonu i tlenków azotu na przestrzeni kilkudziesięciu metrów wokół bomby. W czasie ułamków milisekund od detonacji kula ognista zawiera niemal całą energię eksplozji. Już po chwili intensywne promieniowanie (głównie z zakresu promieni rentgenowskich) jonizuje otaczającą materię przekazując jej znaczne ilości energii. Gaz staje się nieprzezroczysty dla promieniowania, które (absorbowane i emitowane przez atomy) porusza się chaotycznie we wszystkich kierunkach. W efekcie przekazywanie energii dalej odbywa się dużo wolniej niż z prędkością światła, jednak szybciej niż rozprzestrzenianie się zjonizowanych gazów. Wraz ze stygnięciem i rozprzestrzenianiem się kuli ognistej zmniejsza się energia fotonów (do ultrafioletu), za czym spada prędkość transportu ciepła przez promieniowanie i ekspansja plazmy przekracza granice kuli stając się zarzewiem fali uderzeniowej. Kula ognista ma wtedy ok. 13 m średnicy (dla ładunku 20 kt). Na samym początku przejście tej fali powoduje także silne ogrzanie i zjonizowanie gazów. Właśnie ta nieprzezroczysta warstwa staje się zasłoną dla niesamowicie silnego promieniowania kuli ognitej, aczkolwiek sama będąc nagrzana do setek tysięcy stopni także promieniuje mocniej niż Słońce. Po pewnym czasie ta zasłona znika i wewnętrzna kula, już chłodniejsza wskutek rozszerzania, wypromieniowuje swoje ciepło. W efekcie promieniowanie działa w dwóch impulsach, z których pierwszy jest krótki (poniżej 10-100 milisekund, w zależności od użytego ładunku), zawiera tylko 1% energii wypromieniowywanej przez bombę i pochodzi od zjonizowanych gazów, a drugi jest dłuższy, gdyż związany jest ze świeceniem stygnącej kuli ognistej, co może trwać do kilku sekund. Emitowane wtedy promieniowanie należy już do pasma widzialnego i podczerwieni i to właśnie ono jest najczęściej przyczyną pożarów, oparzeń czy trwałej bądź chwilowej utraty wzroku. Ilustracją kuli ognistej może być zdjęcie wykonane podczas testu "Trinity" wykonane 16 ms po detonacji ([17]). Wyróżnić także można falę wzburzonego gruntu i (prawdopodobnie) formującą się falę Macha ponad nim. Oczywiście poprzez zastosowanie b. krótkiego czasu naświetlania obraz na zdjęciu jest dużo ciemniejszy niż ten oglądany gołym okiem. ([17], [2], [3])

Należy zwrócić uwagę na to, że kula ognista jest dużo mniejsza niż Słońce i świeci dość krótko, ale jednocześnie znajduje się dużo bliżej niż nasza gwiazda, więc wiele zależy od tego, jak daleko od eksplozji będzie obiekt narażony na promieniowanie cieplne. W zależności od efektów obszar poddany jego działaniu również dzieli się na strefy.

Przybliżony maksymalny promień, jaki może osiągnąć kula ognista, można obliczyć ze wzoru R=69*Y^0,4, gdzie Y to moc głowicy wyrażona w kilotonach, a R to promień wyrażony w metrach.

Promieniowanie przenikliwe stanowią cząstki beta, gamma oraz neutrony. Część z nich jest emitowana szybko już w momencie eksplozji, a część skutkiem procesów zachodzących już po właściwym wybuchu. Z tego powodu dzieli się je na początkowe (bezpośrednie) i resztkowe (opóźnione), a za granicę pomiędzy nimi przyjęto czas, w którym są emitowane, równy jednej minucie.

Promieniowanie początkowe to w większości neutrony i promienie gamma lub pochodne od nich. Kwanty gamma powstające w procesach rozszczepienia (tzw. natychmiastowe) stanowią mały odsetek, gdyż w większości są one wychwytywane przez obudowę bomby, nim ta zdąży się rozpaść. Więcej promieni gamma emitowanych jest z nietrwałych wzbudzonych jąder powstałych z reakcji rozszczepienia i syntezy lub napromienionych wysokoenergetycznymi neutronami. Proces rozpadów trwa czas rzędu dziesiątek sekund, natomiast dużo krótsza jest emisja gamma wskutek wyhamowywania neutronów - trwa ok. 10 mikrosekund. Neutrony mogą też być wychwytywane np. przez azot i jego izotopy dodatkowo generują fotony gamma. To zjawisko trwa ok. 100 milisekund. Natomiast neutrony powstają w większości (99%) jako natychmiastowe (emitowane w czasie 10^-6 s) i tylko trochę z nich (1%) jest efektem emisji opóźnionej z nietrwałych produktów rozszczepienia w ciągu następnej minuty. Neutrony są przeważnie szybkie, tzn. mają duże energie, ale może się zdarzyć, że są wyhamowywane w atmosferze aż do energii termicznych. ([2] s. 446-485)

Promieniowanie resztkowe jest wynikiem napromieniowania materii przez promieniowanie początkowe. Przy eksplozjach na małych wysokościach duża część neutronów ulega wchłonięciu przez glebę wzbudzając jądra zawartej w niej materii. Powstają nietrwałe izotopy pierwiastków, ulegające następnym rozpadom w czasie rzędu minut lub najwyżej godzin. Powstają odpowiednie dla tych rozpadów cząstki, czyli beta i gamma. ([2] s. 446-485) Takim samym rozpadom ulegają też promieniotwórcze izotopy zawarte w opadzie radioaktywnym bardziej trwale skażającym glebę.

O ile promieniowanie resztkowe pojawia się bezpośrednio po eksplozji i zanika w ciągu kilku godzin, o tyle skażenie wywołane opadami pojawia się po jakimś czasie i utrzymuje się z reguły dość długi czas, często wyrażany w miesiącach czy latach. Przyczyną opóźnionego ujawniania się tego promieniowania jest to, że początkowo wszystkie radioaktywne produkty eksplozji unoszone są przez prądy powietrzne do atmosfery i dopiero później opadają na powierzchnię ziemi. W zależności od swojego ciężaru i budowy zostają wyrzucone na różne wysokości, a im wyżej się wzniosą, tym dłużej będą spadać. Ciężkie i stosunkowo duże grudki ziemi opadną szybciej niż para wodna, która z kolei utrzyma się w atmosferze krócej niż drobne pyły powstałe podczas eksplozji powietrznych. Jest to tzw. opad lokalny, na który dodatkowo duży wpływ mają czynniki pogodowe, jak formowanie się chmur i opad deszczu, który "spłukuje" z powietrza radioaktywne pyły, lub wiatr, który potrafi przenieść chmurę radioaktywnych pyłów na odległości setek kilometrów. W przypadkach, gdy pyły te znajdują się w stratosferze, mówi się nawet o opadzie globalnym, bowiem wiatry wiejące w tej części atmosfery roznoszą izotopy po całym świecie, aczkolwiek w b. małym stężeniu. Zależności między rodzajami eksplozji a procentowym udziałem produktów radioaktywnych w różnych rodzajach opadów przedstawia tabela 2 (za [3] s. 45):

Opad radioaktywny jest niebezpieczniejszy od napromieniowania pod względem czasu działania. W skład radioaktywnych pyłów wchodzi bowiem ponad 200 izotopów 35 pierwiastków powstałych z procesów rozszczepień w bombie jądrowej. Reakcje syntezy są pod tym względem bardziej "czyste", gdyż nie mają tylu radioaktywnych i ciężkich produktów, które opadałyby na ziemię. Ocenia się, że z 1 kilotony ładunku jądrowego powstaje podczas eksplozji ok. 50 g różnych izotopów swą aktywnością dorównujących 100 tysiącom ton radu. ([2] s. 513-528) Jakkolwiek produkty rozszczepień też mogą ulegać deekscytacji jeszcze w fazie unoszenia się w powietrzu, to część z nich ma czas połowicznego rozpadu wyrażany w latach. Najważniejsze z izotopów to jod-131 (¹³¹I, okres półrozpadu 8,07 dni, aktywność 124000 Ci/g), stront-90 (⁹⁰Sr, okres półrozpadu 28,1 lat, aktywność 141 Ci/g), stront-89 (⁸⁹Sr, okres półrozpadu 52 dni, aktywność 28200 Ci/g) i cez-137 (¹³⁷Cs, okres półrozpadu 30 lat, aktywność 87 Ci/g). Do tego dodać jeszcze można węgiel ¹⁴C, który ma okres połowicznego rozpadu 5730 lat, ale za to występuje powszechnie w przyrodzie. ([13]) Wprawdzie długi czas półrozpadu i duży rozrzut opadu oznacza b. małą aktywność, ale świat flory i fauny ma tendencje do gromadzenia niektórych pierwiastków, co może prowadzić do zebrania się całkiem pokaźnych dawek w różnych fragmentach roślin czy narządach zwierząt. Więcej o zależnościach biologicznych można znaleźć w dziale "Efekty". Okres połowicznego rozpadu jest czasem charakterystycznym dla każdego z izotopów, jednak nie oznacza on czasu całkowitej deekscytacji tego izotopu. W rzeczywistości aktywność maleje wykładniczo, co oznacza, że nigdy nie osiąga zera, może najwyżej stać się mniejsza niż naturalna radioaktywność tła. Dlatego przyjmuje się często, że do zneutralizowania działania izotopu promieniotwórczego potrzeba czasu dziesięciokrotnie dłuższego niż okres półrozpadu, kiedy to ilość jąder nietrwałych spada ponad tysiąckrotnie. Wszystko zależy jednak od tego, czy i taka radioaktywność nie jest uznawana za niebezpieczną. Do oszacowania skażenia po eksplozji atomowej stosuje się natomiast wygodną "zasadę siedmiu" mówiącą, że po siedmiokrotnie dłuższym czasie po eksplozji radioaktywność terenu maleje dziesięciokrotnie, czyli po 7 godzinach jest 10 razy mniejsze niż po 1 godzinie, po dwóch dobach (ok. 49 godzinach) jest 100-krotnie słabsze niż w 1 godzinie, po ok. 2 tygodniach (14 dniach) jest 1000-krotnie mniejsze itd. ([2] s. 513-528, [16])

Impuls elektromagnetyczny (z angielska zwany w skrócie EMP - "electromagnetic pulse") jest efektem oddziaływania promieni gamma z gazami zawartymi w atmosferze ziemskiej. Intensywne wysokoenergetyczne promieniowanie oświetlając atomy azotu i tlenu (bo te dwa główne pierwiastki zawiera atmosfera ziemska) odziera je z elektronów na skutek zjawiska rozpraszania komptonowskiego. Wybite elektrony, posiadłszy duże energie, mogą wybijać inne elektrony i w efekcie tego kaskadowego zjawiska jeden foton gamma "generuje" ok. 30000 elektronów, które szybko uciekają na znaczne odległości pozostawiając jony azotu i tlenu daleko za sobą. Uderzają w powierzchnię ziemi i naładowują ją ujemnie. Tworzy się w ten sposób gigantyczny (o wymiarach dziesiątek kilometrów) kondensator, pomiędzy którego częścią dodatnią i ujemną jest intensywne pole elektryczne. Trwa to bardzo krótko, ponieważ zaraz później rozpoczyna się faza powrotu ładunków na swoje miejsce. Migracja ta, odbywająca się w gruncie (ładunek ujemny) i powietrzu (ładunek dodatni), powoduje powstanie silnych pól magnetycznych. Całość tego zjawiska nie trwa długo, ponadto tylko drobny ułamek energii wybuchu (3^.10^-11 dla eksplozji naziemnej poniżej ok. 4000 m i 3^.10^-5 dla eksplozji na dużej wysokości, czyli ponad 50000 m) zostaje zużyty na jego procesy, ale to właśnie b. krótki czas trwania sprawia, że cała energia przekazywana jest w gwałtownym impulsie i zdolna jest poczynić znaczne zniszczenia. Impuls elektromagnetyczny ma największe znaczenie przy eksplozjach nuklearnych wysoko w atmosferze lub ponad nią, ale także spore przy wybuchach powierzchniowych. Zasięg działania impulsu elektromagnetycznego przy dużych głowicach nuklearnych detonowanych na dużych wysokościach pokrywa się niemal z obszarem ograniczonym przez horyzont. ([17])

Niewiele jest danych dotyczących tego rodzaju wybuchów, ale jasne jest, że działanie fali uderzeniowej i kuli ognia jest bardzo ograniczone, gdyż eksplozja następuje w wysokiej próżni. Jedyną możliwą materią, która mogłaby propagować falę i płonąć są szczątki samej bomby. Logicznym wnioskiem jest zatem stwierdzenie, że duża część energii zostaje wypromieniowana. Ponadto przy eksplozji ponad atmosferą ziemską na powierzchni ziemi powstaje b. silny impuls elektromagnetyczny mogący niszczyć urządzenia elektryczne i elektroniczne, a nawet budynki poprzez wywoływanie pożarów. Rośliny i zwierzęta są raczej odporne na działanie EMP. ([5] s. 265)

W wyniku takiego wybuchu powstaje fala uderzeniowa i olbrzymia kula ognista silnie promieniująca ciepło i promieniowanie przenikliwe. Fala uderzeniowa nie dociera do powierzchni ziemi/wody. Powietrze zostaje skażone radioaktywnie w małym stopniu, jednak powstała chmura może przenieść drobne pyły promieniotwórcze na znaczne odległości i pokryć nimi duże obszary nawet znacznie oddalone od miejsca eksplozji. Tego rodzaju eksplozje mogą służyć do niszczenia celów znajdujących się w powietrzu lub do wywołania impulsu EM.

W tym przypadku detonacja następuje na takiej wysokości, że fala uderzeniowa dociera do powierzchni ziemi/wody i czyni na niej znaczne zniszczenia. Kula ognista nie styka się z ziemią/wodą i głównym jej niszczycielskim działaniem jest emisja promieniowania cieplnego oraz (mniejsza) przenikliwego. Promieniowanie neutronowe może spowodować aktywację gleby, czyli jej skażenie promieniotwórcze na kilka godzin. Natomiast drobne cząsteczki radioaktywnych pyłów wznoszą się w wyższe partie atmosfery, gdzie mogą pozostawać długi czas ulegając częściowej neutralizacji, ale również mogąc pokonywać duże odległości. W fazie następującej bezpośrednio po eksplozji widoczna jest chmura tego radioaktywnego pyłu, która wskutek powietrznych prądów wstępujących ma kształt grzyba. Warto w tym miejscu zauważyć, że ten kształt nie jest charakterystyczny jedynie dla eksplozji jądrowych i termojądrowych, choć najczęściej występuje dla wybuchów o dużej mocy i produkujących dużą ilość pyłów lub dymu. ([17]) Kolejne fazy przykładowego wybuchu powietrznego przedstawiają ilustracje poniżej:

Rys. 1. Wybuch powietrzny głowicy o mocy 20 kt w chwili
0, 0,5 s, 1,25 s, 3 s, 10 s i 30 s od detonacji. ([2] s. 51-55)

Obszar dotknięty działaniem eksplozji powietrznej dzieli się na strefy w zależności od efektów działania fali uderzeniowej i promieniowania. Więcej na ten temat można znaleźć w dziale "Efekty".

Tym mianem określa się wszystkie te wybuchy, w których kula ognista styka się z powierzchnią ziemi lub wody. Powoduje to wyparowanie, stopienie lub spalenie znacznej ilości materii. Materia, która paruje, oraz produkty spalania stają się częścią radioaktywnej chmury pyłów (również mającej kształt grzyba), która następnie opada skażając wtórnie okolice miejsca eksplozji.

Często wynikiem wybuchu na powierzchni ziemi jest powstanie krateru, którego promień jest proporcjonalny do pierwiastka trzeciego stopnia, a głębokość do pierwiastka czwartego stopnia z energii wybuchu. Część wyrzuconej materii opada wokół krateru tworząc wał ziemny. Pod kraterem wgłąb gleby znajduje się warstwa pęknięć, a pod nią tzw. warstwa plastyczna, czyli warstwa zniekształconej gleby. W przypadku, gdy ładunek detonowany jest na samej powierzchni ziemi, pierwotna fala uderzeniowa pokrywa się z odbitą dając od razu falę Macha nie tylko w postaci słupa, ale także w kierunku "do góry". Ocenia się, że przy takiej eksplozji 1 kilotona ładunku daje średnicę krateru ok. 37,5 m, jego głębokość ok. 7,5 m, a grubość otaczającego wału wynosi ok. 18 m. Oczywiście wiele zależy od rodzaju gleb. ([2] s. 263-268)

Dla eksplozji nawodnych fala uderzeniowa powoduje powstanie gigantycznych fal tsunami, których wysokość dochodzi do kilku-kilkunastu metrów, przez co mogą one wdzierać się wgłąb lądu czyniąc spustoszenie na wybrzeżach nawet na znacznych odległościach od miejsca detonacji. Promieniowanie powoduje wyparowywanie ogromnych ilości wody (zazwyczaj bogate w różne sole i materię organiczną taką jak plankton), które później spadają intensywnym radioaktywnym deszczem w okolicach miejsca eksplozji, a czasem nawet dużo dalej.

Podobne do wybuchów powierzchniowych są wybuchy na małych głębokościach. Najważniejszą różnicą jest silnie stłumione działanie kuli ognistej, której energia zostaje przekazana otaczającej ją materii. Ta materia zostaje silnie wyrzucona w górę powodując powstanie radioaktywnej chmury. Powstaje zarówno fala uderzeniowa w powietrzu, jak i w gruncie/wodzie. Z oczywistych względów ta pierwsza jest słabsza niż przy detonacjach ponadpowierzchniowych, ale i tak wystarczająco niszczycielska.

Wybuch podwodny powoduje także powstanie fal tsunami, nawet większych niż w przypadku wybuchu powierzchniowego. Jeśli basen morski nie jest zbyt głęboki w miejscu detonacji, na jego dnie może powstać krater podobny jak przy wybuchu naziemnym, choć charakter rozchodzenia się fali uderzeniowej w wodzie jest różny od fali w powietrzu. Prędkość czoła fali w wodzie jest początkowo ponad pięciokrotnie większa niż w powietrzu, tj. wynosi blisko 1600 m/s (5760 km/godz.), później maleje do prędkości dźwięku w wodzie. Nadciśnienie dochodzi do 210-280 kg/cm². Również w wodzie może zajść zjawisko odbicia się fali od dna lub od powierzchni wody, tak więc w płytkim basenie fala propaguje bardziej jako dwuwymiarowa niż trójwymiarowa. Przy odbiciu od powierzchni wody następuje jednak zjawisko zamiany fali zwiększonego ciśnienia na falę ssącą (podciśnienia), która powoduje gwałtowne rozprężanie wody. U podnóża chmury radioaktywnej tworzy się tzw. fala u podstawy, składająca się z pary wodnej, która jest jednak tak gęsta i posiada taką energię, że zachowuje się jak ciecz. Z fali u podstawy powstaje później chmura posuwająca się nad falami, z której pada radioaktywny deszcz. ([2] s. 272-277)

Rys. 2. Wybuch podwodny głowicy o mocy 100 kt w chwili
0, 2 s, 12 s, 20 s, 1 min. i 2,5 min. od detonacji. ([2] s. 69-73)

Eksplozja na małej głębokości pod ziemią również powoduje powstanie fali u podstawy, jednak w tym przypadku składa się ona z materii zawartej w glebie i rozrzuconej siłą eksplozji. Także w tym przypadku ekspansję fali u podstawy można opisać równaniami odnoszącymi się pierwotnie do cieczy, gdyż przy odpowiednio dużych energiach ich dynamika nie różni się zbytnio. Eksplozja podziemna powoduje ponadto wyrzucenie bardziej masywnych odłamów materii, czyli gruzu i odłamów o wymiarach rzędu metrów. Mogą one poczynić znaczące szkody, zwłaszcza w zabudowaniach, właśnie ze względu na swoje rozmiary. Po eksplozji powstaje krater otoczony warstwą plastyczną o promieniu ok. 2,5 raza większym niż promień krateru. ([2] s. 269-272)

Rys. 3. Wybuch podziemny głowicy o mocy 100 kt w chwili
0, 2 s, 9 s, 45 s i 4,5 min. od detonacji. ([2] s. 79-82)

Są to z reguły eksplozje, w których żadna materia nie zostaje wyrzucona do atmosfery, dlatego uważane są za mniej szkodliwe niż inne rodzaje eksplozji. Kula ognista nie jet widoczna, więc całe promieniowanie jest wchłaniane przez glebę powodując jej parowanie. Nie ma fali uderzeniowej w atmosferze, natomiast powstaje fala wstrząsu w glebie podobna do trzęsienia ziemi, którą zresztą można wykryć przy pomocy urządzeń sejsmicznych nawet na innej półkuli ziemskiej. Teren, pod którym rozprzestrzeniała się fala wstrząsu, osuwa się podobnie jak zapadające się szyby kopalniane tworząc krater, a wokół jest warstwa plastyczna o promieniu ponad 2,5 raza większym od promienia krateru. ([2] s. 269-272, [15])