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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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也谈车里雅宾斯克陨星(续)   

2013-02-21 10:57:32|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:小龙哈勃

(图片来源于网络) (图片来源于网络)

  2月21日课题组的组会,导师让大家专门讨论这次陨星事件。考虑到我提前一天在微博上征集了不少问题,于是不妨在这里为前作写一个续篇,集中讨论大家这几天提出的问题。有一些问题未能收入此文,请各位见谅,但我会尽量至少私下回答提问者。注:本文的讨论除注明之处以外,仅代表作者个人观点。

@张老师在那美克星:从地面飞出来撞陨石的是啥?防空导弹?

答:那几乎可以肯定是车窗玻璃造成的鬼像…… 不信的话,检查一下其他视频看看有没有对应物体就很容易找到答案。

@黃鐘毀棄:一般距地面多少公里会燃烧?多少公里会爆?相应的温度大概多少?烟雾的成分以陨石为主还是以大气为主?激波的强度?

答:一般流星体在110千米左右的高度开始烧蚀(ablation),但“爆”则有不同的含义:流星体的“闪爆”(flare)或者是陨星的爆炸(blast),两者是一类东西,但微观机制可能不一样,这和其本身的成分也有关系。对于陨星来说,爆炸过程前后其附近的温度可高达上万度,使得陨星本身的原子以及空气中的原子被电离(我化学学得不好,说得不准确的地方还请专业人士指教),因此流星尾迹(meteor trail)一般是陨星和大气成分的混合。激波强度也和空爆(airburst)的高度有关,但应该有每平方米数千牛的数量级。

@曹喵威武不小受:1.通过降落时的路径能推测出原始的轨道么?属于哪个族?2.未来有可能会发现更大陨石碎片么?3.原始大小和质量是怎么推算出来的?

答:1.可以,根据目前的资料,陨星属于阿波罗族;2.陨星能到达地面部分的多少和它的成分有关,但对于石陨石来说,可能千分之一是个不错的估计。考虑到这颗陨星原来有7000吨左右因此到达地面的碎片应该有好几吨,所以如果发现更大的碎片是可能的;3.是根据观测数据以及经验公式推算出来的。

@刘喜龙c:据说有报道说它是被事先击碎的?还看到央视的焦点访谈都特意说这个陨石坠落的事。看来应该不是一般事件。……是不是我们真的已经具备了可以全球合力阻击这样小星体的威胁的能力呢?

答:没有证据证明它是被事先击碎的,我不认为人类目前具备在大气层内击毁陨星的技术能力,况且陨星自身解体并不奇怪。这事的确不一般,因为上一个已知的可以比较的事件还是1908年的事了,那时还没有互联网和微博,由于当时俄国的社会状况,科学家甚至等了13年才得以到达现场进行考察。后一个问题:目前来说还看不到有这种可能。先别说我们是否可以合力进行这样的事,单说这么一件事吧:2005年的时候NASA打了一个370公斤的铜块去砸彗星(“深撞击”项目),当时有乐观估计认为彗星可能会增亮50-100倍,但最后只增亮了5倍左右,所以我们的技术有时候未必有我们想象的那么牛。

@著驿:袭俄陨石到底相当于多少枚广岛原子弹?

答:广岛原子弹的当量,根据维基百科,是15000吨TNT;我们组的次声探测器对这次陨石事件的估计是470000吨TNT(不过见报的好像都说是500000吨);两者一除,大概是30倍。

@santhia超光速:这次爆炸对中纬度的大气环流会造成怎样的影响?比如爆炸的能量传递之类的问题,这种波动会不会对接下来的天气以及气候造成大影响?

答:可以肯定的说,不会有什么影响,因为它的量级还是太小了。比它大接近一个量级的通古斯事件,甚至也没有在地域尺度上造成多大的影响。比起等价当量动辄上百万、千万吨TNT的较大规模的火山爆发来说,类似的陨星事件对全球大气环流的影响几乎可以忽略不计。

@符小呆:陨石在大气中的易解体程度和它的化学组成的关系?

答:陨星解体是其动能-热能转化速率超过其本身承受能力造成的,所以其易解体程度自然和其化学成分有关。比如通古斯事件和巴林杰陨星,其母体大小据推测都在50米量级,但前者可能是一颗小彗星,后者则是铁陨星,因此前者在高空即解体,而后者则接近于完整地到达地面,形成了一个直径1.2千米的陨石坑。

@Novarizark:其实我一直不懂陨石为什么会爆……外热内冷岂不应该是陨石整体呈收缩倾向?

答:想象一下你把一艘军舰以18公里/秒的速度扔进大气层后的效果…… 陨星的空爆(airburst)是陨星在支撑不住动能-热能转换过程而瞬间散架,无数的陨星碎片得以瞬间完成烧蚀,在这一过程中释放出的巨大能量。不过这个问题是个好问题,流星/陨星的烧蚀过程的许多细节目前仍然不清楚。

@长沙李员外:如果预测到了坠落点在人口密集区,有方法改变其轨道么?通过火球可以判断出陨石成分么?

答:在好莱坞大片里可以,在现实生活中还停留在纸面。后一个问题:理论上可能,但目前实践上还不行,需要把找到的陨石拿进实验室分析才行。

@赵瑞楠Frank:网上流传陨石被击穿的情况属实吗?

答:我暂时没看到有什么被陨石击穿的报道,不过理论上并不是完全没有可能的。到达地面的陨石,尽管经过大气摩擦减速,其速度仍有数百米/秒这个量级,这仍然大致相当于子弹的速度(当然考虑到它们外形上的差异,陨石的穿透力应该远远不如子弹)。

@santhia超光速:一般陨石爆炸的瞬间能量怎么评估的?

答:主要根据卫星遥感以及次声探测器的数据来估计的。

@王志新:陨石在大气层外首次检测到的还是大气层内,为什么没有导弹防御系统对其进行有效拦截?NASA和美国军方有合作吗?有面向整个地球的预警方案吗?

答:1.就这颗陨星来说,从已经公开的数据来看,它是在进入大气层之后才被发觉的,目前人类的技术还无法在极短的预警时间内(十秒左右的量级)拦截如此高速的物体;2.新一代的近地小行星巡天项目Pan-STARRS就是美国军方投资的;3.没有。即使是提前预测出撞击地球的小行星2008 TC3,当时也完全无法准确预测将会打中哪一点。

@uuyao:关于高纬度陨石坠落几率大的说法有依据么? 如果没有,为什么感觉俄罗斯被陨石击中的几率好高?

答:没有。有研究表明,近地小行星的轨道分布仍然是贴近于黄道面,因此低纬度地区被砸的概率应该略高于高纬度地区。“感觉”俄罗斯被砸中的概率高是因为他们国土面积大。

@santhia超光速:为何这次的小行星没有被预测到?在它靠近地球的时候地面为什么没有仪器检测到它?

答:主要是因为它是从太阳方向飞过来的。目前没有望远镜能专门搜寻从太阳附近飞过来的小行星(这必须由太空望远镜完成)。

@小龙哈勃:这颗陨星最亮时有多亮?

答:按照爆炸当量为50万吨TNT来估计,如果不考虑消光、辐射波长等等的问题,可以粗略估计(读天文专业的朋友,你们都应该能做这道题目哦,这只涉及任何一本专业天文教材第一章的内容),在其爆点下方,火流星的最大亮度应该有-33等,也就是比太阳还要亮100倍!这可能是105年来照亮地球的最明亮的物体了(不算核武器,但核武器的辐射应该以伽马射线为主,所以可能很难比较)。

原文发表于 叶儿山博客

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