太陽系022 ~ 迷人又致命的流星

 太陽系022 ~ 迷人又致命的流星

7-1-2016

 

夏天夜晚, 萬里晴空, 或許你會看到流星在天邊劃過, 放出一道美麗的光芒, 要記得許願喔。那是一些頑皮的流星, 不小心滑入地球大氣層, 摩擦燃燒, 化成氣體消失, 大些或許會落在地表不知名的地方。

 

當神造完了天地, 拍拍手上的塵灰, 不料成了今日留在宇宙中無以數計大大小小的太空岩石。 這些碎岩石圍繞在各大行星周圍運行。 偶而會相互踫撞, 變成更小的石塊, 甚至變成灰塵。

 

 

名詞定義

小行星 (Asteroid) 通常是比較大的岩石, 靠近地球的小行星絕大部分來自位在火星和木星之間的小行星帶, 當它們受到擾動而改變繞日軌道時, 部分小行星朝著太陽而來, 因而得以接近地球。

 

彗星 (Comet) 與小行星類似, 但組成成分中所含甲烷或氨等冰質較多, 所以整個結構松鬆散散的, 當接近太陽時, 這些物質會被蒸發而在天體周圍形成一層模糊如雲狀的彗髮以及彗尾, 幾百萬公里長。人們認為是彗星撞擊地球, 將水和有機物帶到地球上。

 

一般認為彗星來源有兩處：長週期彗星（繞日週期200年以上者）者要來自歐特雲（Oort Cloud）, 短週期彗星（繞日週期小於200年者）則來自柯伊伯帶（Kuiper Belt）。最有名的哈雷彗星, 直徑只有10多公里, 繞日周期是72年, 每回靠近太陽就被蒸發, 損失可觀的質量, 數千年後, 它將会從宇宙中消失。

 

星球運行軌道, 大致分為兩: (1) 兩星球遵循經典牛頓力學,形成圓或椭圓形軌道。(2) 除了牛頓力學之外, 再加上不同程度的非引力項。这額外動力之來源類似噴射机的噴氣引擎裝置, 彗星便是典型例子。当彗星靠近太陽時, 彗核遇熱噴發物質形成彗尾, 就像彗星的引擎, 計算軌道時必須要考慮非引力修正項 (Non-Gravitational Correction Term), 因此軌道多呈双曲線。

 

流星體 (Meteorid) 比小行星小的太空岩石碎屑, 直徑在1公里至數毫米不等, 直徑愈小者, 數量愈多。絕大部分進入地球大氣的流星體都非常小, 在大氣中就已經完全蒸發, 無法抵達地面, 僅有少數例外。根據它們進入大氣後的狀態, 又可分為：

 

流星 (Meteor) 主要是指我們在夜晚星空中看到的那道飛奔在叢星中的光線, 這是流星體進入地球大氣之後, 與大氣摩擦生熱的現象, 而不是指流星體本身。

隕石 (Meteorite) 如果流星體的一部份碎屑熬過地球大氣的煎熬, 最終「著陸」在地球表面, 那麼這部分石塊碎屑稱為「隕石」。雖然絕大部分找到的隕石都很小, 不過隕石的大小可從不足1公克（沙粒般大小）到100公斤重, 甚至可能更大, 足以引起致命的災害。

 

天文學家發現小行星環帶以及柯伊伯帶, 數百萬顆的太空岩, 它們看起來乖乖地, 好像一條平坦浮動的緞帶。 大塊頭的小行星甚至有1000公里寬, 小一點的叫流星體。一旦受到太陽系內行星引力撓動, 就可能脱離軌道, 飛向太陽, 在飛行过程之中, 不是射入途中的行星, 就是再被其引力加速。流星體越大, 掉落的速度越快, 撞到地面造成的衝擊力越強, 對人類可能造成的災難。

 

流星雨 (Meteor Shower) 小行星编号3200, 他的半徑只有2.9公里, 每524天繞日一圈, 近日點大約只有0.14天文單位(兩千萬公里), 因此又被命名為费森小行星。费森 (Phaethon) 是古希腊神話太陽神 (Helios) 之子。意思是這乖兒子每年來拜訪父親一次, 但因太靠近太陽, 四周物質都被他爸火吻, 一路飛、一路流失, 從飘浮在太陽的四周的塵埃雲, 到衝入地球大氣中继續燃燒的碎片, 形成流星雨, 一路留下他飛过的痕跡, 年復一年, 日復一日。

 

地球上被確認的隕石坑, 直徑從1公里到600公里, 約有190個, 据估計每天平均有48.5噸東西從天上掉落。1980年, 兩位科學家Luis & Walter Alvarez 父子倆證實约6500万年前恐龍的滅絕, 便是由於一次嚴重的小行星撞地球, 而造成的。

 

1990年 Yucatan半島的圓形火山口, 和地球上許多圓形的湖泊或山谷, 也都是它們的惡作劇留下的痕跡。

 

 

​小行星撞地球

地球上至今可以找到大約190個隕石坑,  最古早的要算在20億年前炸在南非, 直經有10~15公里那個坑。

 

最有名的要算墨西哥希克蘇鲁伯, 直徑竟達到180公里的隕石坑! 據估計当時的能量可能是廣島原子彈的10億倍! 这可能是導致地球上恐龍大滅絕的撞擊。

 

近年有兩次大規模的撞擊事件:

通古斯大爆炸 發生於1908年6月,  在俄羅斯西伯利亞,  人口稀少的通古斯 (Tunguska) 河附近, 貝加爾湖西北 800公里地区。一顆小行星大約離地6至10公里上空發生爆炸。估計爆炸威力相當於2千萬噸TNT炸药, 相當於1,000枚廣島原子彈, 超過2,150平方公里內的8千萬棵樹焚毀倒下, 殘餘樹幹如火柴棒般, 有規律地以爆炸點為中心向外傾倒。爆炸当時650公里範圍之內玻璃窗全都震碎, 強光照亮天空, 轟然巨響居民看到一朶蘑菇雲。 火球近地飛行全程, 被横跨欧亞大陸的地震監測站記錄, 調查隊在這個地區發現極小的玻璃球灑在土地上, 化學分析顯示隕石中含有常見的金屬鎳和銥。

 

 

車里雅賓斯克大爆 2013年2月,  在俄羅斯車里雅賓斯克 (Chelyabinsk) 小鎮上空爆炸, 引發強烈的衝擊波 (Shock wave) 造成1500人傷亡! 太空專家說, 150米寬的小行星, 撞擊威力最高可達288兆噸的炸藥, 約是現今最大核彈載荷量的 5 ~ 6倍! 全程竟然被許多目擊者錄下來。它以54馬赫 (音速,  每秒18公里) 低角度射入地面,  但十分接近地表時, 在空中爆炸,  碎片掉落滿地。若小到如轎車子般的也有 10萬噸的威力。 不是被它壓死, 而是四周的人被震得七孔流血而死。

 

这回小行星撞地,  威力只有通古斯大爆炸幾十分之一,  但兩者有許多非常相似之處。比如:都發生在蘇俄領土, 都在低空飛行後爆炸、地上沒有坑洞、没造成人員大量傷亡、没有輻射、後者連碎片也找不到。

 

後來人們仔細研究錄下的影片, 發現似乎有一個不明物体, 在緊要關頭時, 從後頭以100馬赫高速追撞射入隕石, 將其解体。如今地球上最高速的導彈也不过只有20馬赫。

 

這事件讓人們懷疑, 是什麽拯救了地球?  它從那裡來? 難道有人在暗中保護着我们?

 

小行星監控预防策略

為了避免或者減少它們的侵害, 降低人類傷亡率, 美國國會曾一再要求太空總署 (NASA), 做些策略規劃。 首先便是搜尋追蹤地球四周到底有多少像這樣危險份子。 因為這些流氓的數量實在驚人, 所以先從大顆 (超過140米寬)的著手。 經過19年的努力, 他們己經找到一萬六千顆離地球「很近」的不定時炸彈。 很近意思是一根宇宙毛髮定義 (Cosmic terms), 寬約 2800萬英哩。 最靠近地球 (460萬英哩) 的小行星也有2000顆。

 

專家們最擔心的, 不是那些老大, 因為他們毀滅性的撞擊機率約50萬年一次。 他們認為小鬼才是難攙。 如上述2013年 Chelyabinsk城市上空爆炸的, 也只有20米寬。 這種大小, 每年至少有10來顆光臨。 他們小又多, 撞擊機率又高, 目前沒有足夠經費來研發更精密的儀器來追蹤他們, 尤其是當它們背著陽光射入地球時, 誰也看不到, 而且軌道千變萬化。

 

目前唯一有效避免傷亡的方法是, 時間快到時, 提醒居民疏散逃亡。 NASA也想出許多千奇百怪, 或稱好萊塢式的酷點子。 借著國際合作, 設計特殊火箭或機器人上太空, 改變它們航行的方向, 或把他們炸成小塊, 在大氣層中就消滅掉。 在此真要感謝上帝賜給人類這保護層。

 

最後, 據說這些流星本身都帶有貴重或稀有金屬, NASA也曾想到上太空開採並收集這些寶貴且極為有用的資源。

 

Reference:

NASA has found 16,000 asteroids near Earth,

Bu Brian Resnick and Kavya Sukumar  6/30/2017