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发表于 2013-02-16 15:30 | Tags 标签:, ,

陨星坠落后留下的尾迹。图片:Nikita Plekhanov

【陨星坠落后留下的尾迹。图片:Nikita Plekhanov

2月15日当地时间9时许,一颗直径15米左右的小行星在从太阳方向穿越地球轨道的时候”不慎“和地球撞了个满怀,在距离地面20-30公里的高空爆炸解体,其释放出的能量相当于好几个广岛原子弹。到目前(2月16日北京时间7时)为止,陨星已经造成超过1200人受伤约3000栋建筑物遭到不同程度的损坏。面对这一不太常见的现象,各种各样的说法满天飞,从天文学家渎职到美国武器试射,不一而足。尽管目前已经整理出的观测数据只是冰山一角,但起码我们已经可以较为肯定地回答一些疑问了。我就不妨借着这个机会,和大家讨论一下和陨星有关的那些事儿。

首先,以下是截至北京时间(下同)16日清早的消息更新:根据我们组的次声探测网络的初步结果,陨星空爆的精确时间为15日11:20:26,整个事件的爆炸当量约为47万吨TNT,相当于著名的通古斯事件(下限为300万吨TNT)的十分之一左右。母体小行星的直径约为15米,质量约为7000吨,空间速度约为18公里/秒。另外,这次事件造成的主要破坏,并不直接来源于陨星本身,而是陨星爆炸的冲击波到达地面之后引发的灾害。

陨星、陨石、流星、流星雨、小行星、彗星之间是什么关系?

陨星和陨石的中文定义比较模糊。根据《汉典》的解释,陨星陨石均指落地未燃尽的大流星体(或者小的小行星)。一般来说,”陨石“的说法更常见一些。陨星或陨石有大有小,但一般直径都在数厘米到数米不等。我的理解是”陨星“应该指陨石落地前的阶段,因为”陨“字可作动词解,比如《汉书》:“继以陨星流彗,维填上见……”(卷七十五)

流星指星际空间中较小的固体颗粒(一般称流星体)进入大气层时摩擦发光的现象。流星体的直径约在十万分之一米到一米之间,一般在90-100公里的高度就燃尽了。流星雨,笼统的说,是许多流星一同出现的现象。

小行星和彗星是太阳系小天体中较大的成员,它们比流星体大,但比大行星和矮行星要小,直径由数百米到数百公里不等。流星、流星雨和陨石(陨星)大多来源于它们。

总结起来就是:小行星和彗星产生流星和流星雨,小的小行星或者大的流星体可以落到地面而成为陨石。

看来小行星真会毁灭地球啊?我们有什么应对方案?

根据目前的观测数据推断,造成车里雅宾斯克事件的小行星,直径仅在15米左右,但已经对人员生命财产安全造成了不小的影响。更大的小行星当然危害更大。近代文明史上最大的这类事件—— 1908年的通古斯事件,焚毁了撞击点周围50多公里内的约6千万棵树木,据估计系一颗直径约100米的小行星或小彗星造成。科学家们将直径140米以上、到地球最小距离小于750万公里的天体称为”潜在威胁天体“(potentially hazardous object, PHO)。这些天体如果撞击地球,将可能对较大的区域造成毁灭性的影响。目前已知的潜在威胁天体有近1500颗之多,不过它们起码短期内都不会对地球造成直接威胁。

目前我们唯一的应对手段是寻找并发现它们。美国在这方面远远走在前面:由美国军方资助的多个近地天体搜寻项目从上世纪90年代就开始运行,发现了目前已知的绝大多数潜在威胁天体,但它仍然不能保证发现非常小的小行星(比如造成车里雅宾斯克事件的母体小行星)。2008年底发现的2008 TC3是历史上第一颗提前发现的直接撞击地球的小行星,其直径只有4米左右,这样大小的小行星撞击地球的事件估计每1年多一点就能发生一次

好几部好莱坞大片涉及英雄摧毁即将撞击地球的小行星的情节。然而数年前我接触到一份数百页的NASA的报告,其结论大致是人类目前还无法完成这么牛的事儿。

天文学家们曾信誓旦旦的表示2012 DA14不会撞击地球,但又发生了这次陨星事件。他们说这次的陨星和2012 DA14无关,这是要给自己洗地吗?

很容易查到,2012 DA14的运行轨迹(从地面上看)是由南向北,而俄罗斯位于北半球中高纬度,不可能被2012 DA14或者任何与其轨道相近的天体击中。而且,造成车里雅宾斯克事件的天体系由东向西运行,运行方向和2012 DA14几乎垂直。由此可以看出,两件事的确只是”恰好“在同一天发生的。

现在科学技术如此发达,为何没有提前发现这颗小行星并做出预警?

最简单的答案:因为这颗小行星是从太阳的方向飞过来的,故人们没有提前发现。

另一方面,小行星的直径只有15米,仍然是太小了,它需要非常靠近我们才能显得足够亮,因此留给天文学家们发现它的时间非常短(根据经验,以现在的观测能力,这个”时间窗口“的长度大概是几天到一个星期左右),目前的近地天体监测网络只能做到大约一到两个月覆盖全天一次,显然并不足够。如前文提到的,类似2008 TC3的撞击事件几乎每年都在发生,但完善的巡天网络已经建立了十多年,却只发现一例,也可以说明目前观测能力的局限性。

有消息说这是美国人试验新式武器,如果不是因为俄罗斯空军进行了拦截,这次事件后果会更严重……

如果你看过流星的话,会发现这次事件的火流星和一般流星的视速度看起来差不多,从视频中反映的冲击波延迟现象来看,其出现高度也不低(简单的估算可以推导出其爆炸高度大概在几十公里这个量级)。流星体的速度在每秒二三十公里左右,即使打个对折,也有每秒十公里,这个速度已经接近挣脱地球-月球的引力系统了。除了行星际探测器之外,有什么人造物体需要跑那么快?或者说有哪个国家能精确拦截如此高速的物体?

为什么你不说是外星人飞碟坠毁什么的?

先不提专门研究流星、陨星的科学家对这样的现象如何见怪不怪,只要想想,一个能将飞行器加速到每秒18公里的文明居然不掌握基本的着陆技术,这不也太菜了点呀……

陨星会伤人吗?是不是该买陨星保险了?

历史上有少量陨星夺命的记录,最著名的是1490年甘肃的陨石雨,死者”数以万计“。不过总的来说,被陨石击中仍然是个小概率事件。著名天文学家Alan Harris通过计算认为,一个人一生中被陨石击中的概率约为70万分之一,甚至略低于一个人一生中遇到一次空难的概率。他开会做报告时最爱讲的一个段子就是”我冒着更大的危险来宣传小行星撞地球的危险“。

科学家们是如何研究流星和陨星现象的?

流星/陨星科学处境很微妙,它研究的是天上的目标,但这些目标却有可能被人们拿到实验室里研究,从而获得其母体信息。乍看上去,流星科学似乎是天文学下的分支,但实际上它和大气科学以及地球科学的关系也非常密切。简单来说,天文学家们通过摄像、望远镜、雷达和次声等方式探测和研究流星体,这联系着太阳系小天体以及空间科学的领域;同样的数据也可以让大气科学家们获得流星层的大气信息(比如温度、风速风向、臭氧等),这联系着大气科学尤其是大气化学的领域;地球科学家们则大多研究陨石本身、陨石坑的演化以及它们对生物圈的影响,这就联系着地质学甚至是古生物学的领域了。

本文刚完稿时,我在微博上看到 @宝中堂 围绕这次老天暗中”放冷箭“的事儿写了个段子,实在写得太精辟了,于是在这儿冒昧引用,就算是个别样的收尾吧:“我最近有一个构思。”“说来听听。”“故事说一颗小行星飞向地球,引起社会恐慌,科学家告诉人们,经过计算,小行星会从地球附近掠过,不会撞上,科学是不会有错的。最后果然没事。人们松了口气,正在此时,另一颗之前没发现的小行星撞向了地球……有意思吧!”“胡编乱造,怎么可能有这么巧的事!”

原文发表于 叶儿山博客

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41 Responses to “也谈车里雅宾斯克陨星”

  1. akfish说道:

    跟一个妹纸说这个事,妹纸说肯定是假的,你居然还相信。
    这个信星座不信科学的dark age,-_-

  2. 123说道:

    1,有消息说。。。
    “除了行星际探测器之外,有什么人造物体需要跑那么快?”
    杀人工具,与探索相比,地球人更热衷杀人。
    “有哪个国家能精确拦截如此高速的物体?”
    所以才有可能是“试验新式武器”呀。
    目前部分洲际导弹的速度已达到8.5千米每秒,上10正是奋斗的目标
    2,为什么你不说是外星人飞碟坠毁什么的?
    “一个能将飞行器加速到每秒18公里的文明居然不掌握基本的着陆技术”
    地球人也能把飞行器加速到几十公里每秒,可是地球人发射的飞行器并不是每个都能顺利着陆。
    3,陨星会伤人吗?是不是该买陨星保险了?
    “ ‘略’低于一个人一生中遇到一次空难的概率”,所以如果坐飞机要买保险,那么买陨星保险也是正常的或者说“该”的了。
    综上所述,此文章逻辑混乱,纯属扯淡。不但不能解释疑问,反而误导读者。

    • cdmouse说道:

      我觉得是你的逻辑混乱,你的问题根本就不是问题。文章说了打了对折才10,也就是说可能是10~20之间,这是第二宇宙速度了,并且实验新武器为何不找荒芜人烟的地方非要找有人的,为了警告毛国?我的话我就砸在莫斯科周边。原文说“有哪个国家能精确拦截如此高速物体”一句话是为了回应之前质疑为何俄罗斯不拦截,因为拦不住。地球人飞行器不是每一个都能顺利着陆,呵呵,地球人的飞行器确实不是每个都能着陆,但是绝大多数都顺利着陆了,如果你想证明那是外星人,请你举证。至于最后一点,因为大家都觉得脑门被门夹的可能性大于被外星人绑架的可能性,虽然这二者可能性可能差不多,保险公司的陨石险卖不出去。

    • 小龙哈勃说道:

      这些质疑有道理,但我觉得这些质疑指出的地方都不能算是完全错,至多算是没说清楚,我个人觉得是”近似“地解决问题。原文的性质决定了这些不涉及关键事实的讨论都比较简略。

      第一点,实际上即使单从次声数据来看,一个18公里/秒的目标目前来说不太可能是人造的对地物体,目前的导弹拦截系统也不能对付这样的目标吧。

      第二点,地球人的软着陆飞行器在进入目标天体大气层时可没有这么快的速度,不然很可能就是硬着陆了。

      第三点,原文并没有明确说该买还是不该买,只是列举了数字让读者自己判断。按你的想法,似乎是该买。不过有人计算,死于洗澡时滑倒的概率和死于陨石/空难的概率差不多,那如果要买陨石保险的话,也该买这个险了。

      • 123说道:

        “实验新武器为何不找荒芜人烟的地方。。。”
        据消息人士透露,天朝在海上试验舰载导弹时,曾有一次直接向毛国飞过去了,好在有自毁装置,没造成严重后果。

        “原文说‘有哪个国家能精确拦截如此高速物体’一句话是为了回应之前质疑为何俄罗斯不拦截,因为拦不住。”
        原文要回答的疑问是“如果不是因为俄罗斯空军进行了拦截,这次事件后果会更严重……”
        拦不住但是还是拦了一下,所以后果比没拦好些,这也说的通呀。

        “地球人飞行器不是每一个都。。。绝大多数都顺利着陆了,”
        所以你不能说每个都顺利着陆呀,总有意外的。
        我觉得让你举证不是外星人会更困难些。

        1,“为什么你不说是外星人飞碟.."
        “一个18公里/秒的目标目前来说不太可能是人造的对地物体”
        不是人造的不正好可能是外星“鬼”造的么。

        2,“为什么你不说是外星人飞碟坠毁什么的?”
        “坠毁”两个字不就是硬着陆么,没控制好,出意外了,不知道外星人有没有上保险。

        3,脑袋被门夹的和死于洗澡时滑倒的叫做“意外伤害保险”。被陨石砸死算“天灾”,是意外伤害保险免责的部分。所以才额外需要“陨石砸死险”。

        • 土豆炒花生说道:

          我一直在琢磨,对付这种明显是来抬杠的人最好的办法是什么。你说他真心相信那玩意儿是外星人,保险公司出了陨石险他真会去买?显然不是,那跟他认真说?可你跟他说陨石他说外星人,你跟他讨论外星人他又说导弹,很快就让你怀疑自己居然如此浪费时间浪费生命实在愚不可及。大概最好的办法就是别理他了吧……

      • ZHX说道:

        我就觉得吧,你越理他,他越来劲

  3. cdmouse说道:

    我只想知道这事情要是发生在中国,公知们会怎么喷

  4. EXTGY说道:

    Agent K别忘了给小费

  5. kgdrd说道:

    百万分之一米量级太小了吧,估计发光肉眼都看不见

    百度百科说英国的皇家天文学会则提出较明确的新定义:流星体是直径介于100微米至10米之间的固态天体。

    .....维基百科说法一样

  6. xhkid说道:

    求解释小行星爆炸产生的能量源自哪里?好多不过是石头而已,爆炸的能量能到数十万吨当量那么大,来自引力势能转化出的动能么? 15米的这个如果是球体,体积不到1800立方米,就算密度有5,质量也不到10000吨,能产生37万吨当量的爆炸,这货是神马???

    • newcob说道:

      能源来自18公里/秒的动量~

      • hunter说道:

        高速运动 与大气摩擦 产生巨大热量 温度急剧升高

      • 应该是动能说道:

        动量再高也是浮云
        贫铀弹也就那么一小段固体,把坦克打爆妥妥的。

    • Sp11c说道:

      不奇怪,如果这玩意的速度是每秒10万公里,那咱就可以跟地球君说再见了

    • 依然杰王子说道:

      飞鸟把飞机撞毁不知道?

    • Pasternak说道:

      光是动能和势能就能产生这么大的能量。让我们粗略估算一下:陨星长15米,如果按正立方体算的话,体积3375立方米,密度按3吨/m3来算,质量为1万吨。考虑到陨星当然不会是正立方体,这个估计质量和媒体报道的7000吨比较接近。

      7000吨的陨星,以15公里/秒的速度进入大气层,其动能为1.1E15焦耳。

      陨星还有势能。严格的势能计算需要根据重力加速度在不同高度的分布进行积分,算起来比较复杂。考虑到陨星是从很远的地方飞过来,相当于从无穷远处飞到地表,这就是第二宇宙速度的逆过程。在没有大气阻力的情况下,陨星的势能可以转化成11.2公里/秒的动能。这里虽然有大气阻力,但正是大气阻力将势能和动能转化为爆炸时的光、热和机械能,因此作为估计,陨星的势能还是可以折合成11.2公里/秒的动能,也就是6.3E14焦耳。

      动能和势能相加,总能量为1.8E15焦耳。一吨TNT当量为4.2E9焦耳,因此陨星的能量相当于42万吨TNT,这和媒体报道的47万吨TNT相当吻合。

      人们对体积往往有低估的倾向,其实边长15米的石头是相当大的。一般住宅的层高不过3米,边长15米的石头相当于实心的5层楼。设想一下实心的5层楼从几百万米的高空砸下来会是什么情景。

      附带说一句,造成恐龙灭绝的那颗小行星有珠穆朗玛峰那么大。

      • Pasternak说道:

        纠正一处:我在计算动能和势能时,用的质量是10125吨,不是7000吨。

      • Pasternak说道:

        再纠正一处,发现我计算时用的数据来自维基,不是来自这里。如果按本文的数据,陨星重7000吨,空间速度18公里/秒,那么动能和势能之和为38万吨TNT当量。

      • 卡通习练者说道:

        你是代哪个公式计算的?二分之一质量乘速度平方?
        问题是,小行星如果不是冰或其他易挥发的东西,为何与空气摩擦会爆炸?
        地球在太空中运行速度也不慢,为何不爆炸?
        换算下来一吨石头相当于4吨多tnt炸药,石头会爆炸吗?

        看卡通习练者的科幻小说《平机王》回味青春时代的感动,品味经典游戏文化,异彩纷呈!!

        • Pasternak说道:

          你这留言真是......哭笑不得啊。
          我是用1/2mv2来算的。
          哥伦比亚号航天飞机是铁打的,照样炸成粉末。
          真空。
          自古以来,石头都能砸死人。
          从来不看起点一类的网络文学。

          • 卡通习练者说道:

            没有硬碰,岩石质陨石仅和空气摩擦,会发生爆炸?
            烧熔有可能,但如果计算一下空气的密度,单位面积上空气分子数量,就可知,单纯的摩擦很难引起石块爆炸。

          • xiongmaozhe说道:

            哥们,你的物理知识都丢给老实了吗?你用乙炔枪的火焰持续烧一块大一点的石头的一点,石头都会炸。

          • 卡通习练者说道:

            用酒精喷灯做实验吧,你拿一块普通的石头放在地上,拿喷灯烧,如果有氧气乙炔切割器也可以,注意安全,看看石头是烧化,还是烧爆炸。

          • 卡通习练者说道:

            如果拿炸裂说事,热胀冷缩导致的石块炸裂和剧烈爆炸是两回事,否则石头受到高温都会爆炸,直接把岩石扔进敌国的火山口里,打仗武器都不用了。

    • 卡通习练者说道:

      同问,为何地球转速如此快,却不爆炸?
      和空气摩擦就会爆炸吗?物体“平动”转化为“炸动”,感觉不可思议!!

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      • Mr.Sciam说道:

        高中生表示你应该重上9年义务教育,我对这种无比低级的科学无知表示无语。还有,这里不是打你的广告的地方

        • 卡通习练者说道:

          小朋友,正因为你是高中生,所以你更应该谦虚点。
          论年龄,我是你的一倍,论资历,我是你的长辈。
          我帮高中上过物理课,也帮大专和本科代过理工科课程。小朋友你好像没有资格在这个话题上教训我吧。
          你的留言,才说明你的科学无知。
          你计算一下这个空气的密度,换算看一下陨石单位面积上撞击的分子数目,如果陨石的组成成分不是特殊的,比如易挥发的冰块或者干冰等,普通的硅酸盐石块或者铁块按照怎么可能这么容易释放其平动动能?
          你说的那个喷灯的例子,可以拿一块普通石头,用酒精喷灯做实验,看看会不会爆炸。石头在高温火焰作用下只会烧化,如果会爆炸我叫你老师。
          此外,是否给我的小说打广告,和你没有什么关系吧。
          你有一点可取的,就是小小年纪爱科学,来这里讨论,不过别忘了学习要紧,浪费了时间,高中考不上好大学会很惨的。

          • 卡通习练者说道:

            喷灯的回复错了,不过小朋友说话要谦虚。

        • 卡通习练者说道:

          热胀冷缩导致的石块炸裂和剧烈爆炸是两回事,否则石头受到高温都会爆炸,直接把岩石扔进敌国的火山口里,打仗武器都不用了。

          • Ura说道:

            内部潮湿的石头,在高温下有一定几率会爆炸。

  7. coffee说道:

    我只关心它来自那里?有没有后续的?抱歉,我是看“轰天浩劫”看多了。。。。很担心。。。。尤其米国人那么早就下结论,之前也不打声招呼。。。说明什么,米国人之前也没有发现。。。。

  8. eastlife说道:

    1908年,俄罗斯天降陨石,同年老佛爷去世,三年后,清朝灭亡~~~今日俄罗斯又落了,天朝也不远了。

  9. 单子刚说道:

    1490年中国陨石雨,是明孝宗弘治三年(公元1490年)发生在甘肃省庆城县的铁陨石雨,而不是发生在山西。请作者尽快更正,目测已经有N多网站转载此文,恐遗害不浅。

  10. uuyao说道:

    那关于高纬度陨石坠落几率大的说法有依据么? 如果没有,为什么俄罗斯感觉被陨石击中的几率好高。。

  11. 卡通习练者说道:

    没有硬碰,岩石质陨石仅和空气摩擦,会发生爆炸?
    烧熔有可能,但如果计算一下空气的密度,单位面积上空气分子数量,就可知,单纯的摩擦很难引起石块爆炸。
    看卡通习练者的科幻小说《平机王》回味青春时代的感动,品味经典游戏文化,异彩纷呈!!

  12. 马上到说道:

    十万分之一米,快成PM2.5了,会是流星?

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