【俄罗斯陨石坠落】2·15天降陨石

俄罗斯车里雅宾斯克陨石坠落(Chelyabinsk meteor)

“车里雅宾斯克”流星是2013年2月15日9点20分(国际标准时间3点20分)在俄罗斯上空进入地球大气层的一颗超级行星。它是由一颗约20米(66英尺)高的近地小行星引起的,其速度为19.16±0.15公里/秒(60000桶/小时- 69000公里/小时或40000桶/小时- 42900英里/小时)。它很快变成了一颗在乌拉尔南部地区的明亮的超火流星。流星发出的光比太阳还要亮,在100公里(62英里)外都能看到。在该区域的一大片地区和邻近的各共和国都观察到这种情况。一些目击者也感觉到了火球的强烈热量。国内称之为2·15俄罗斯陨石事件

陨石大小

陨石相对于帝国大厦和埃菲尔铁塔的大小。By Phoenix CZEOwn work, CC BY-SA 4.0, Link

由于其高速度和进入大气层的浅角度,该物体在车里雅宾斯克上空爆炸,高度约为29.7公里(18.5英里;97000英尺)。爆炸产生了明亮的闪光,产生了一团灼热的尘埃和气体云,渗透了26.2公里(16.3英里),以及许多幸存的小碎片陨石和一个大的冲击波。该物体的大部分能量被大气吸收,总动能之前从次声和地震测量大气影响估计相当于400 – 500吨(约1.4 – -1.8 PJ)TNT炸药的爆炸产量范围,相当于广岛原子弹能量的26到33倍。

该物体在进入大气前未被检测到,部分原因是它的辐射接近太阳。爆炸创造了当地居民的恐慌,约1500人受伤严重,需要寻求治疗。所有的伤害是由于间接影响而不是流星本身,主要被冲击波到来时从破碎的玻璃窗户受到的上海,这仅仅发生在超火流星闪光的几分钟后。该地区六个城市的约7200个建筑被爆炸的冲击波损坏,当局在零下温度中急于帮助修复这些建筑结构。

估计初始质量约12000 – 13000吨 (13000 – 14000短吨,比埃菲尔铁塔重),测量直径约20米(66英尺),它是自1908通古斯大爆炸以来已知最大的自然进入地球大气层的天外物体。摧毁了一个极宽的、遥远的、森林覆盖的西伯利亚的人烟稀少的地区。车里雅宾斯克陨石也是唯一被证实造成大量人员伤亡的陨石。没有死亡报告。

早前预测和广泛宣传了同一天的一个更大的小行星的靠近,大约30米(98英尺)367943 Duende,发生在大约16小时后,;这两个天体的轨道截然不同,表明它们彼此无关。

最初的报道

俄罗斯陨石轨迹

流星相对于地面的轨迹。By Tsuruya, OpenStreetMap community – Own work, CC BY-SA 3.0, Link

当小行星在俄罗斯上空进入地球大气层时,车里雅宾斯克、库尔干、斯维尔德洛夫斯克、丘门和巴什科尔托斯坦共和国的奥伦堡布拉斯克以及邻近的哈萨克斯坦地区的当地居民目睹了空中的闪光。业余爱好者拍摄的视频显示,一个火球划过天空,几分钟后发出巨大的爆炸声。一些目击者也感觉到了火球的强烈热量。

事件开始于叶卡捷琳堡时间09:20:21,谢里雅宾斯克日出后几分钟,叶卡捷琳堡日出前几分钟。据目击者称,火球看起来比太阳还要亮,后来美国宇航局证实了这一点。该物体进入大气层后不久,气象卫星Meteosat 9也拍摄了这张照片。车里雅宾斯克的目击者称,从火球(出现)一小时后开始,整个城市的空气闻起来就像“火药”、“硫磺”和“燃烧的气味”,持续一整天。

进入大气

由于通过小行星或流星穿过大气层造成的可见现象被称为流星。如果物体接触到地面,则称之为做陨石。在车里雅宾斯克流星的飞行的过程中,明亮的物体拖着烟,然后一个空中爆炸,导致强大的冲击波。后者是唯一造成的车里雅宾斯克成千上万的建筑物及其邻近的城镇损坏的原因。之后碎片进入黑暗飞行(没有光的发射)并形成无数陨石散落白雪覆盖的地面上(正式命名车里雅宾斯克陨石)。

上一次在车里雅宾斯克地区观测到类似的现象是在1949年的库纳沙克流星雨,之后科学家总共找到了20块重达200公斤的陨石。车里雅宾斯克流星被认为是自1908年通古斯事件进入地球大气层的最大的自然太空物体,并且是和唯一一个确认导致大量的伤害的流行事件,尽管马德里1896年2月10日流星事件也造成少量的因恐慌导致的受伤事件。

俄罗斯联邦航天局(Russian Federal Space Agency)公布的初步估计显示,该物体是一颗小行星在进入地球大气层时以约30公里/秒的“低轨道”运行。据俄罗斯科学院称,当时流星以每秒15公里的速度穿过大气层。光点(流星在天空的明显位置)从视频记录中显示在太阳升起的上方左侧。

对网上发布的CCTV和dashcam视频的早期分析显示,这颗流星从东南方向靠近,在科尔基诺上空的车里雅宾斯克中心以南约40公里处爆炸,高度为23.3公里(14.5英里,7.6万英尺),碎片继续向切巴库尔湖方向移动。2013年3月1日,NASA发布了该事件的详细概要,称在亮度峰值(当地时间09:20:33),该流星高23.3公里(14.5英里,76000英尺),位于54.8°N, 61.1°E。当时它的速度约为18.6公里/秒(11.6英里/秒),(约67000公里/小时,或约41750英里/小时),几乎是音速的60倍。2013年11月,研究结果发表基于野外更仔细校准的dashcam事件视频,这在俄罗斯科学院的野外研究的几周后,把点的峰值亮度定在29.7公里高度以及最终破坏碎片云的热爆照在27.0公里、稳定于26.2公里,所有可能的系统误差为±0.7公里。

美国宇航局NASA估计火球的直径约为17-20米,并数次修正了质量,从最初的7700吨(7600长吨;直到最终估计为10000吨(11000短吨,比埃菲尔铁塔的总重量还大)。当空中爆炸的冲击波落到地面时,产生的地震波在地震仪上记录为2.7级

俄罗斯地理学会称,这颗流星掠过车里雅宾斯克时,引发了三次不同能量的爆炸。第一次爆炸威力最大,在它之前有一道明亮的闪光,持续了大约五秒钟。报纸最初估计的高度范围在30-70公里之间,据美国国家航空航天局(NASA)称,爆炸当量约为500千吨TNT(2100吨TJ),尽管对这一当量存在一些争议(500kt与1952年艾薇·金(Ivy King)核爆炸释放的能量完全相同)。根据2013年的一篇论文,所有这些流星空爆的500千吨当量估计值都是“不确定的,因为在那些高能量和高度缺乏校准数据”

爆炸的震源在车里雅宾斯克以南的叶曼兹海林斯克和尤兹诺拉尔斯克。由于空中爆炸的高度,大气吸收了爆炸的大部分能量。爆炸的冲击波在不到2分23秒到2分57秒之间首先到达车里雅宾斯克和周围地区。物体未通过冲击波的形式释放其所有的动能,主爆炸相当于大约90吨TNT(约3.75×1014焦耳,或0.375 PJ)总能量,爆照后形成一个可见的火球——根据美国宇航局喷气推进实验室,两块主要碎片在主爆炸中于29.7公里(18.5英里)处幸存下来;它们闪烁了约24公里(15英里),其中一块在18.5公里(11.5英里)处分离,剩下的一块持续闪烁并下降到13.6公里(8.5英里),与部分流星体继续其的一般轨迹并在冰冻的Chebarkul湖上砸出了一个洞。这是由相机意外地捕捉到并于2013年11月发布的。

全面禁止核试验条约组织(全面禁试条约组织)筹备委员会为探测核武器试验而设的20个监测站监测了爆炸所发出的次声波,包括约15 000公里(9 300英里)以外的遥远的南极站。爆炸产生的冲击波足够大,在环绕地球约8.5万公里(5.3万英里)后产生次声返回。目前已经确认有多次海浪抵达,这些海浪曾环绕地球两次。这次流星爆炸产生了CTBTO次声监测系统记录到的最大的次声,该系统从2001年开始记录,爆炸如此之大以至于它们在世界范围内回响了好几次,花了一天的时间才消散。对美国军方次声数据的额外科学分析得到了与美国当局达成的一项协议的帮助,该协议允许平民科学家使用它,该协议仅在车里雅宾斯克流星事件发生前一个月实施。

由俄罗斯科学院研究所主任天文学家Boris•Shustov初步估计爆炸能量相当于200千吨 TNT (840 TJ),另一个由西安大略大学的彼得·布朗使用经验period-yield比例关系和次声记录给出的值为460 – 470 千吨 TNT(1900 – 2000 TJ),后者代表对这次爆炸的最佳估计;潜在的“不确定性(大约)是这个值的两倍”。布朗和他的同事们也在2013年11月发表的一篇论文指出,“广泛引用的估计爆炸损伤的方法不能得出车里雅宾斯克爆炸的结果,The Effects of Nuclear Weapons这本书中的数学关系是基于核武器的影响——(这种方法)几乎总是使用这种方法-过高地估计了爆炸伤害”(当应用于流星爆炸时)。对通古斯卡空中爆炸的爆炸威力也存在类似的过高估计;由于射入的天体具有快速的方向性运动,物体在地面上产生的冲击波和热辐射脉冲比静止物体爆炸产生的冲击波和热辐射脉冲要大,爆炸仅限于爆炸开始时的高度,而该物体的“动量被忽略了”。因此,具有一定能量的流星空中爆炸“比同等高度的(能量)核爆炸的破坏力要大得多”。主空中爆炸冲击地面时产生的地震波产生了一个相当不确定的43万吨的“最佳估计值”(动量被忽略),对应于地震仪上记录的2.7级的地震波。

俄罗斯陨石图片

图片拍摄的烟雾尾迹与双羽可见两侧的球根“蘑菇云”帽。By Nikita Plekhanov – http://gallery.ru/watch?ph=z6Q-ewl8g, CC BY-SA 3.0, Link

布朗还指出,双烟雾的形成,如照片所示,应该是正好与主爆炸部分同时的灰尘痕迹所致(也见塔吉什胡火球后),这可能表明,上升气流快速流入中心的轨道,本质上一个移动3d版的蘑菇云的行为相同。在烟尾部分分裂成两股烟羽之前的照片显示,这个雪茄形状的区域在几秒钟内白炽发光。这一区域是物质烧蚀量最大的区域,双烟羽持续一段时间,然后出现重新结合或闭合。

伤害和损失

冲击波造成玻璃破碎

车里雅宾斯克剧院大厅的玻璃被震碎。By Nikita Plekhanov – http://gallery.ru/watch?ph=z6Q-ewl8A, CC BY-SA 3.0, Link

流星的空中爆炸对大约100公里宽、几十公里长的不规则椭圆形区域造成了广泛的地面损害,爆炸的次要影响是造成相当多伤亡的主要原因。俄罗斯当局表示,在最初几天内,车里雅宾斯克共有1,491人寻求医疗救助。卫生官员表示,已有112人住院治疗,其中两人病情严重。一名脊柱骨折的52岁妇女被空运到莫斯科接受治疗。大多数受伤者是被碎玻璃、掉落玻璃或风吹玻璃的二次爆炸效应所伤。因为流星的强光比太阳亮30倍,也产生了损伤,导致超过180例眼部疼痛,70人随后报告了短暂的闪光性失明。20人的报告为受到的紫外线灼伤,与太阳晒伤相似,可能是由于地面上有雪而加剧的。弗拉基米尔·彼得罗夫(Vladimir Petrov)在与科学家开会评估损失时的报告中说,他被流星晒伤的时间太长,几天后皮肤就出现了鳞片。

车里雅宾斯克(Chelyabinsk)的四年级教师尤利娅•卡尔比舍瓦(Yulia Karbysheva)被誉为英雄,因为她从内爆的玻璃割伤中救出了44名儿童。尽管不知道强烈闪光的来源,Karbysheva认为谨慎的预防措施是命令她的学生远离房间的窗户,执行一系列躲避和掩护的措施,然后离开建筑物。当爆炸来临时,窗户玻璃切断了她的一只胳膊和左大腿的肌腱,当时仍站着的卡尔比舍瓦被炸得很严重;她命令学生躲在课桌底下,但没有一个学生受伤。老师被送往医院,那天医院接收了112人。大多数病人都有伤口。

爆炸发生后,汽车警报器响了起来,手机网络上的电话也超负荷了。车里雅宾斯克的办公楼被疏散。车里雅宾斯克所有学校都停课了,主要原因是窗户碎了。当地时间9点22分,一所学校和幼儿园的窗户被炸开,至少20名儿童受伤。事件发生后,车里雅宾斯克的政府官员要求家长把孩子从学校接回家。

事故中,一家锌厂约600平方米(6500平方英尺)的屋顶倒塌。车里雅宾斯克的居民很快就用所有能找到的东西把窗户盖上,以保护自己不受零下15摄氏度(5华氏度)的严寒。车里雅宾斯克州州长米哈伊尔·尤列维奇说,大约有10万名业主受到影响。他还说,当局的首要目标是保护城区供暖系统的水管,因为他们要竭力控制爆炸后的进一步破坏

截至2013年3月5日,受损建筑总数超过7200栋,其中包括约6040栋公寓楼、293栋医疗设施、718所学校和大学、100个文化组织和43个体育设施,其中只有约1.5%尚未修复。oblast州长估计建筑物的损失超过10亿卢布(约3300万美元)。车里雅宾斯克当局表示,公寓住户的破窗将由国家承担费用,但不包括封闭阳台的玻璃。在爆炸中受损的建筑之一是特拉克托体育宫(Traktor Sport Palace),它是昆廷塔尔冰球联盟(Kontinental Hockey League, KHL)的特拉克托•车里雅宾斯克(Traktor Chelyabinsk)的主场。竞技场关闭接受检查,影响了各种预定的赛事,可能还影响了KHL的季后赛。

不规则的椭圆形圆盘状爆损伤区,由空中爆炸产生,是在研究另一个较大的空中爆炸事件通古斯卡(Tunguska)时首先注意到的现象。

反应

车里雅宾斯克的流星毫无预兆地击中了地球。俄罗斯总理德米特里•梅德韦杰夫(Dmitry Medvedev)证实,一颗流星袭击了俄罗斯,并表示这证明了“整个星球”都容易受到流星的攻击,需要一个太空警卫系统来保护地球在未来免受类似天体的袭击。俄罗斯副总理德米特里·罗戈津(Dmitry Rogozin)提议,应该设立一个国际项目,提醒各国注意“来自外星的物体”,这些物体也被称为潜在的危险物体。

中央军区指挥官尼古拉·波格丹诺夫中校成立了工作队,前往可能受影响的地区寻找小行星碎片并监测情况。在车里雅宾斯克地区,距车巴库1公里(0.62英里)处发现了1至5厘米(0.39至1.97英寸)大小的陨石(碎片)。

撞击发生当天,彭博新闻社(Bloomberg News)报道称,联合国外层空间事务办公室(Office for Outer Space Affairs)针对2012年DA14的到来,建议成立一个“近地天体行动小组”(Action Team On Near-Earth Objects)进行调查,这是一个拟议中的全球小行星预警网络系统。受此影响,加利福尼亚州的两名科学家提出发展定向能武器技术,作为保护地球免受小行星撞击的一种可能手段。

频率

据估计,来自20米宽物体的空中爆炸频率大约是每60年一次。上个世纪发生过三次能量相当或更高的事故:1908年的通古斯卡事件、1930年的库鲁卡河事件,以及1963年在印度洋爱德华王子群岛附近海域发生的事故。其中两处是在无人居住的地区。

几个世纪以前,1490年规模未知的庆阳事变,显然造成了1万人死亡。虽然现代研究人员对1万人死亡的数字表示怀疑,但通古斯卡事件对一个人口稠密的地区来说将是毁灭性的。

起源

根据它的进入方向和19公里/秒速度,车里雅宾斯克陨石显然起源于火星和木星之间的小行星带。这可能是一颗破碎的小行星。陨石上有黑色物质的纹理,这些黑色物质经历了高压冲击,由于之前的碰撞,曾经部分融化。陨石样品中陨石球粒的变质作用表明,构成陨石的岩石曾经发生过碰撞,而且曾经在一个大得多的dl -球粒陨石小行星表面以下几公里处。车里雅宾斯克(Chelyabinsk)小行星可能与木星发生轨道共振(从小行星带喷出物质的一种常见方式),这增加了它的轨道偏心,直到它的近日点减少到足以与地球相撞。

陨石

车里雅宾斯克陨石样品

一块重达112.2克(3.96盎司)的Chelyabinsk陨石标本,是此次空中爆炸后几天内发现的众多陨石之一,这颗陨石位于德莱达斯基和伊曼兹海林斯克之间。破碎的碎片显示出一个厚的原始熔壳,上面有流动的线条和一个强烈冲击的基体,上面有熔体的脉和平面的裂缝。参照立方体为1厘米(0.39英寸)。By Svend Buhl / Meteorite Recon, CC BY-SA 3.0, Link

空中爆炸后,大量的小型陨石落在车里雅宾斯克以西地区,一般在终极速度,相当于一块碎石从摩天大楼坠下的速度。流星的分析显示,主要在 27-34公里高度分离。当地居民和学生,捡到一些陨石,多数发现于雪堆中,通常在雪地上留下了一个可见的洞。在非正式市场中投机者积极交易陨石碎片。

在看到流星后的几个小时里,在切巴库尔湖结冰的湖面上发现了一个6米(20英尺)宽的洞。目前还不清楚这是否是撞击的结果;乌拉尔联邦大学的科学家在洞被发现的当天从洞周围采集了53个样本。早期发现的标本都在1厘米(0.39英寸)以下,初步的实验室分析确认了它们的大气成因。它们是普通的球粒陨石,含有10%的铁。这颗陨星被官方命名为“车里雅宾斯克陨石”。后来确定车里雅宾斯克陨石来自LL球粒陨石群。陨石为LL5球粒陨石,震波级为S4,在亮型和暗型之间存在差异。岩石在坠落过程中变化使人们估计,在进入大气层时,陨石被加热了65到135度。

2013年6月,俄罗斯科学家报告称,通过对契巴库尔湖冰洞下方的磁成像进一步调查,他们在湖底的泥浆中发现了一块60厘米(2.0英尺)大小的陨石。在开始恢复之前,这块冰大约重300公斤(660磅)。

在持续数周的行动之后,它于2013年10月16日从契巴库尔湖底被打捞上来。总质量为654公斤(1442磅),这是发现的最大的车里雅宾斯克陨石碎片。最初,它倾斜并打破了用来称量它的天平,分裂成三块。

2013年11月,一段来自监控摄像头的视频显示了碎片在契巴库尔湖的影响。这是第一次有记录的陨石撞击视频。从观测到的产生流星阴影的时间差到撞击的时刻,科学家们计算出这块陨石以大约每秒225米的速度撞击冰面,相当于声速的64%

媒体报道

俄罗斯政府在一小时内发布了一份简短声明。这一消息最初是由冰球网站“俄罗斯机器永不停歇”(Russian Machine Never breaking)报道的,此后不到两个小时,国际媒体和美联社(Associated Press)对此事进行了大量报道,俄罗斯政府也证实了这一消息。在流星撞击地球后不到15小时,有关流星及其后果的视频已经被观看了数百万次。

这颗小行星造成的伤亡人数之多,导致互联网搜索巨头谷歌从其网站上删除了Google Doodle。该网站是为预测另一颗小行星2012 DA14即将到来而创建的。纽约市天文馆馆长尼尔·德格拉斯·泰森说,“切里亚宾斯克”陨石是无法预测的,因为没有人试图找到并编目每一个近地15米的物体。这样做是非常困难的,目前的努力只针对150米高的近地天体的完整清单。另一方面,小行星陆生撞击预警系统现在可以提前一天左右预测一些类似于车里雅宾斯克的事件,前提是这些事件的辐射源不接近太阳。

2013年3月27日,新星科学电视台播出了一集名为“流星冲击”的节目,记录了车里雅宾斯克的流星,包括普通市民在网上发布的大量关于这次空中爆炸的视频所揭示的大量流星科学。NOVA项目称这次空中爆炸的视频记录和相关的科学发现是“前所未有的”。这部纪录片还讨论了如果小行星更陡峭地进入地球大气层,可能会发生的更大悲剧。

撞击器轨道参数

车里雅宾斯克超级行星的多个视频,尤其是俄罗斯随处可见的仪表盘摄像机和交通摄像机拍摄的视频,帮助确定了这颗流星来自阿波罗小行星。复杂的分析技术包括随后记录的白天图像的夜间星场视图的叠加,以及一些在线视频中显示的白天阴影矢量的绘图。

撞击小行星的辐射点位于北半球的飞马座。辐射点接近太阳升起的东方地平线。

这颗小行星属于阿波罗近地小行星群,距近日点(最接近太阳)约40天,在小行星带中有远日点(离太阳最远的距离)。几个小组独立地推导出该天体的类似轨道,但有足够的差异指向该流星体的不同可能的母体。阿波罗小行星2011 EO40是被提议作为车里雅宾斯克超级行星的母体角色的候选者之一。其他公布的轨道与直径2公里的小行星(86039)1999 NC43相似,表明它们曾经是同一天体的一部分;它们可能无法重现撞击的时间。

巧合的小行星的到达

初步计算迅速表明,该物体与长期预测的小行星367943 Duende的近距离接近无关。16小时后,Duende以27,700公里的距离飞离地球。Sodankyla地球物理观测站、俄罗斯源星]、欧洲航天局、美国国家航空航天局和英国皇家天文学会都指出,这两个天体不可能有关联,因为这两个小行星的轨道大不相同。

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文本来源:维基百科
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