本帖最后由 浣熊先生 于 2013-2-17 09:53 编辑
本文转自著名行星天文学专家叶泉志先生的博客。
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也谈车里雅宾斯克陨星
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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， ，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，陨星和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。流星体的直径仅为百万分之一米的量级，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多平方公里内的约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年山西的陨石雨，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！”
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又学到知识了
