俄罗斯陨石雨事件_小行星论文

俄罗斯陨石雨事件_小行星论文

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2013年2月15日,温馨浪漫的情人节刚刚过去,俄罗斯车里雅宾斯克地区遭到陨石攻击的消息立刻震惊了世界。据俄官方报道:莫斯科时间2月15日上午7时30分(当地时间上午9时30分)左右,俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件。俄紧急情况部称,坠落的是一颗陨石,它在穿越大气层时摩擦燃烧,发生爆炸,产生大量碎片,形成了所谓“陨石雨”。在坠落区域,数千栋房屋受损,1200人受伤,其中大部分是被玻璃碎片割伤。

与此同时,美国地质调查局于格林尼治时间2月15日3点20分26秒记录了北纬55.15度、东经61.41度,距离车里雅宾斯克州西南1公里的位置发生4级地震。根据美国航天局的最新评估,这个突然到访的陨石直径17米,重达1万吨。进入大气层后飞行速度高达每秒18公里,以低于20度的小角度撞击地面,因此整个飞行时间持续了32秒。在2万米高空发生爆炸,爆发出来的能量相当于500万吨TNT当量,是1945年广岛原子弹爆炸威力的30倍。

目前,俄罗斯陨石雨事件正在善后处理中,在笔者完稿之前尚有许多情况未被报道,让我们一起来回顾一下这个不速之客——俄罗斯陨石雨。

陨石和陨石雨

在太阳系中,有千千万万不同大小的碎块——流星体,沿着椭圆的轨道绕太阳运动。流星体通常很小,有的流星体较大,与地球相遇落到地球表面,就是人们看到的陨石。当流星体高速冲入地球大气层时,其前端的空气受到强烈压缩,温度陡升至几千摄氏度甚至上万摄氏度,使陨石母体表面的物质熔化和气化。这些气化物质仍和陨石母体一起以高速前冲,与地球大气的分子激烈碰撞而发光,形成耀眼的火球,称为火流星。有的火流星在夜晚能把广大区域照得如满月之夜,甚至如同白昼。火球一般在135公里以下的高度开始发亮,到10公里以上的高度消失。在火球消失后一分钟到几分钟内,人们可能听见霹雳般的爆炸声和雷鸣般的隆隆声。有时,地震仪能记录到较大陨石的冲击波信号和陨石落地时产生的震动信号。

1908年6月30日,发生了著名的通古斯陨星事件。这天7时17分,在俄国西伯利亚上空,突然出现了一个大火球,比太阳还亮;同时发出震耳欲聋的爆炸声,在1000公里以内都可以听到。陨星的冲击波,使方圆2150平方公里内的六千万棵树焚毁倒下。各个地球物理观测站的地震仪,都记下了这次不平常的地震,并记录到了绕行地球两圈的、强烈的空气冲击波。据推测,这可能是一颗直径约70多米的小彗星的冰核,与地球相遇造成的。

大约92.8%的陨星的主要成分是二氧化硅(也就是普通岩石),5.7%是铁和镍,其他的陨星是这三种物质的混合物。含石量大的陨星称为陨石,含铁量大的陨星称为陨铁。我国是世界上发现并以文字记载陨星最早的国家,远至新石器时代,后经历朝历代,直到20世纪末均有文字记载,如《左传》、《汉书》、《梦溪笔谈》等书中均有关于陨石的记载。在我国有很多以“落星”命名的地方,如南京市东北的“落星山”,江西省分宜县的“落星湖”等。

所谓陨石雨,是一种自然天文奇观。较大的小行星等天体在坠落过程中,由于受到高温、高压气流的冲击,其表面和内部温度、压力不平衡,会在半空发生爆炸、碎裂。如果坠落的小行星等天体——流星足够大,爆裂产生的碎块会像雨点一样散落到地面,这种现象称为“陨石雨”。严重的陨石雨撞击地面,除可能伤害人畜外,同时可以在地貌上造成陨石坑群,更严重的陨石雨会在陨石散落的地区造成地震。由于陨星在穿越大气层时往往被烧毁殆尽,所以形成对人类有威胁的陨石雨的几率很小。在人类历史上有许多著名的陨石雨事件,除了之前所说的“通古斯大爆炸”之外,还有发生在1864年的法国南部、1935年波兰华沙和1976年中国吉林的陨石雨事件也很有名。

世界上最大的陨石雨记录,是1976年发生在中国的吉林陨石雨。1976年3月8日下午,在吉林省吉林市附近地区的上空,突然发出一阵巨响,同时天空中出现三个耀眼的大火球。每个火球的周围都有一圈蓝色的光环,后面拖着一束光带。这些火球由东北朝西南方向飞行,最后陆续降落。其中最大一个火球落地时,发出震耳欲聋的响声,并掀起一股高达50米的蘑菇状烟尘——这就是陨石雨。

事后人们发现这个大火球(陨石)穿透地面1.7米的冻土层,又扎进地层4.8米(共扎入6.5米),砸开了一个直径达2.1米的大深坑。人们共收集到一百多块陨石,最重的一块重达1 170公斤,是目前世界上最大的陨石。这场陨石雨规模之大,重量之巨,数量之多,形状之奇,标本收集之丰均居世界首位,被称为“世界科学史上的一个重大事件”。经测定,吉林陨石雨的母体原是太阳系火星与木星之间小行星带中的一颗行星,年龄约为四十六亿年。

俄罗斯陨石雨

当地时间2013年2月15日9时30分,一块陨石坠落在位于乌拉尔山脉东麓的车里雅宾斯克州萨特卡市附近。许多行车记录仪和监控摄像头记录下了当时的景象:伴随着雷鸣般的爆炸声,天空中突然出现一个不明物体,它带着耀眼闪光划过天际,让早晨的天空立时亮如白昼,留下的烟雾状“尾巴”长达200公里。与此同时,地面房屋被震塌、玻璃被震碎,汽车警报器响成一片,不明物体坠落产生的黑色烟尘在几公里外都能看见……似乎只有灾难电影里才能看到的场景,在这里却变成现实。目击者称,他们听到雷鸣般的爆炸声。爆炸引发的冲击波瞬间到达地面,许多建筑物的玻璃被震碎,一些房屋也被震坏,手机信号也变得时断时续。俄紧急情况部也发布消息说,陨石在车里雅宾斯克上空爆炸引发冲击波,导致楼房玻璃被震碎。还有目击者称,不仅玻璃被震碎,连窗框也被震了下来。

俄罗斯境内车里亚宾斯克州、秋明州、库尔干州、斯维尔德罗夫斯克州以及哈萨克斯坦境内北部地区都遭遇到此次陨石雨的袭击,但受影响最严重的是车里亚宾斯克州,陨石坠落引发的强烈冲击波导致车里雅宾斯克州数千栋房屋窗户破损,其中包括部分医院、学校和幼儿园。陨石坠落事件共导致车里雅宾斯克州1 147人受伤,其中儿童259名,伤者大部分是碰伤、挫伤和划伤等轻伤。

经过俄罗斯紧急情况部确认,当地生产生活设备没有受到太大的破坏,主要的建筑物损失是门窗上的玻璃,当地政府紧急出动2.4万人及4300辆设备消除陨石事件的影响。

这次发生在俄罗斯中部地区的陨石雨事件,是进入新世纪以来影响最大的一次陨石雨,这次陨石雨造成的直接经济损失高达10亿卢布(约合人民币8300万元),这在人类有文字记载的陨石雨事件中可以说是绝无仅有的。

抵御“天外来客”

我们都看过好莱坞灾难电影《天地大冲撞》,影片中彗星碎片划破大气层留下长长“尾巴”撞向地球的场景,与这次俄罗斯陨石在天际留下的轨迹可谓如出一辙。当科幻影片中虚构的彗星撞地灾难有一天突然降临到我们的头上,我们是否有能力提前预测并躲避这场灾难?

距离俄罗斯遭陨石袭击不到18个小时,一颗编号为2012DA14的小行星于2月16日凌晨2时25分飞至距地球27700公里处,低于地球同步卫星的轨道高度,被视作近年来类似体积天体与地球最近距离的“擦身而过”。当时它正飞行于印度尼西亚上空。美国国家航空航天局估计,这颗小行星的直径大约50米,重量约14.3万吨,比坠落俄罗斯境内的陨星大不少。假设小行星以“擦”过地球的2.8公里时速撞击地面,它将释放相当于240万吨TNT炸药的能量,相当于数百枚广岛原子弹爆炸,足以抹平近2000平方公里土地。

科学家表示,类似体积小行星与地球发生如此近距离“接触”的概率是每40年一次,坠落地面的概率更是每1200年一次。小行星2012DA14围绕太阳运行,预计它下一次近距离接近地球大约是在2046年。“地球几乎每天都发生流星现象,不少因为在海洋或者人迹罕至地区上空坠落而不被察觉。”美国国家航空航天局行星科学部门主管吉姆·格林说,小行星和陨星几乎同一天如此近距离“接触”地球“非常罕见,具有历史性”。

中国天文学会会员、天津市天文学会理事钟大新介绍说,大多数小行星处在火星轨道与木星轨道之间,但在火星轨道的内侧,以及再往地球轨道内侧深入的范围内也有小行星存在,这些小行星被称为近地小行星。其中有的处于力学上不稳定的轨道上,因此被认为从过去到现在,一直有和地球等内行星互相撞击的事件发生。据统计分析,直径10千米的小行星以秒速10千米撞击地球时的能量,相当于30亿个广岛型原子弹。许多科学家认为发生在大约6500万年前的恐龙灭绝的原因,就是直径10千米左右的小行星撞击了地球。有可能作为太空“杀手”威胁地球和人类的不仅有近地小行星,还有近地彗星。在天文学中,常把近地小行星与近地彗星统称为近地小天体。

据美国“近地小行星追踪计划”的天文学家估计,有可能撞击地球并带来灾害的近地小天体总数大约700颗。其中令天文专家最为关注的是一颗叫做“阿波菲斯”的近地小行星,据科学家计算,到2029年,直径约300米的“阿波菲斯”与地球的距离将不到4万千米。尽管这颗小行星2029年撞上地球的危险已被排除,但在2036年仍然存在着与地球发生碰撞的可能性。

钟大新表示,为避免近地小天体撞击地球,目前一些国家的有关部门和机构正在拟定计划,制定措施,并逐步付诸实施。其要点有两方面:一是要对近地小天体建立空间警戒网,进行严密的空间搜索和有效监视;二是系统研究和掌握拦截、爆破、击毁及将其推离原来轨道等高新技术,以便化险为夷。

目前,我们人类的天文望远镜并没有覆盖全球。在望远镜覆盖的地区中,类似这样的天体用当前的望远镜很难观测到,当前的望远镜主要用来观测更大的天体,因为较大天体撞击地球造成的破坏性更大。美国航天局有一个名为“太空卫士”的项目,力图定位地球周边90%以上直径不小于1公里的小行星运行轨道,以计算它们是否对地球构成威胁。

美国航天局和欧洲航天局目前正考虑开展一个新项目,利用航天器轰击小行星,以判断是否能够将较大的太空石块改变轨道。

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