Ударная волна представляет собой область резкого сжатия среды, которая распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью, образуя сферический слой. В зависимости от среды распространения, волна может быть воздушной, в воде или в грунте (сейсмовзрывные волны).
Ударная волна в воздухе возникает из-за колоссальной энергии, выделяемой в реакционной зоне, где температура достигает высоких значений, а давление составляет миллиарды атмосфер (до 105 млрд. Па).
Раскаленные пары и газы стремятся расшириться, вызывая резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимая их и нагревая до высокой температуры. Эти слои воздуха передают движение следующим слоям, и так сжатие и перемещение воздуха распространяются от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Расширение раскаленных газов происходит в небольших объемах, поэтому их воздействие на дальние расстояния от центра ядерного взрыва ослабевает, и основным носителем действия взрыва становится воздушная ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны превышает скорость звука в воздухе в несколько раз.
По мере увеличения расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает, превращаясь практически в обычную акустическую волну. Скорость распространения этой волны приближается к скорости звука в окружающей среде, то есть к 340 м/с. Например, воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности пройдет около 1000 м за 1,4 секунды, 2000 м — за 4 секунды, 3000 м — за 7 секунд, 5000 м — за 12 секунд. Из этого следует, что человек, замечая вспышку ядерного взрыва, может успеть найти укрытие (выемку в местности, канаву, преграду и т. д.) до прихода ударной волны и тем самым сократить вероятность получения травмы от нее.
Сразу за фронтом ударной волны, в зоне сжатия, движутся массы воздуха. В результате торможения этих масс происходит давление скоростного напора воздушной ударной волны, когда фронт волны достигает препятствия. Скоростной напор и избыточное давление мгновенно возрастают от нуля до максимальных значений. По мере удаления от фронта, скоростной напор уменьшается до нуля немного позже, чем избыточное давление, что объясняется инерцией движущегося за фронтом воздуха. Однако для оценки разрушающего воздействия воздушной ударной волны ядерного взрыва эта разница несущественна, и при расчетах продолжительность воздействия скоростного напора принимается равной времени действия фазы сжатия.
Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические повреждения, вызвать контузии или даже привести к гибели. Поражения могут быть как непосредственными, так и косвенными. Непосредственное поражение ударной волной происходит из-за воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха.
Из-за небольших размеров тела человека ударная волна почти мгновенно охватывает его и приводит к сильному сжатию. Этот процесс продолжается с пониженной интенсивностью в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления при приходе ударной волны ощущается организмом как резкий удар. В то же время скоростной напор создает значительное лобовое давление, способное переместить тело в пространстве.
Косвенные повреждения люди и животные могут получить от обломков разрушенных зданий или от осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью. Например, при избыточном давлении во фронте ударной волны в 35 кПа плотность летящих осколков достигает 3500 штук на квадратный метр, а их средняя скорость составляет 50 м/с.
Характер и степень поражения незащищенных людей и животных зависят от мощности и характера взрыва, расстояния, погодных условий, а также от места нахождения и положения человека (в здании, на открытом пространстве, сидя или стоя).
Воздействие воздушной ударной волны на незащищенных людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.