云南火流星:嫦娥扔给你的是烟花
出品:科普中国
制作:太空精酿
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  刚刚过去的中秋节(2017104日)当晚87分,不少在云南香格里拉附近旅游的朋友们看到了震撼的一幕:一颗流星划破天际,照亮了天空。距离流星较近的朋友们说甚至听到了轰隆隆的声音。 

   

  陨石的瞬间亮度甚至超过月亮 

    

  古人面对流星、彗星甚至行星运动等未知时,总是充满了疑惑,于是编出了各种传说、祥瑞或不祥来宽慰内心。然而,都已经到了科技发达、高等教育普及的今天,网络上对此事依然充满了迷信的说法和讨论,需要我们专业的航天工作者出来为大家辟辟谣了。 

    

  这个流星到底是啥? 

  宇宙虽然极其空旷,平均下来每立方米仅仅有0.2-0.25个原子(相比较而言,地球上随意一滴水就有1021次方级别的原子数量。)太阳系毫无疑问是一块相对高密度的区域,这里形成了一颗巨大的恒星、8颗行星、十几颗矮行星、数百颗行星卫星,还有可以用亿万级别来计数的彗星、小行星。 

  靠近火星的轨道上有一个小行星带,那里已经被编号的相对较大的小行星就已经超过了12万颗。考虑到彗星会定期回归带来很多彗尾中的物质,小行星带内其他很小型的小行星无法被观测到,且它们彼此之间还在随机碰撞,这个数量可谓不计其数。 

   

  在小行星带上看太阳,这里有数不尽的小型天体 ©NASA/JPL 

    

  在地球围绕太阳的运转过程中,总会碰到太阳系内的星际物质,也总有误打误撞靠近地球附近的小行星。我们都能说出耳熟能详的几颗,比如毁灭恐龙的那颗小行星,造成通古斯大爆炸的那颗,甚至2013年袭击车里雅宾斯科的那颗小行星。 

  地球并不孤独,但不是每个都那几颗大型小行星一样造成那么大影响。对于更小的游荡碎片,它们往往掉不到地面,甚至都没来得及烧出光亮就消失了,发出光亮的一些也成为我们常说的火球、流星乃至流星雨。 

  特别是彗星回访太阳时,它们被太阳吹出的长长彗尾中有大量物质留在太阳系,在地球或其他行星进入该区域附近时就会产生大型的流星雨 

  比如每年8月都会由109P/斯威夫特·塔特尔彗星的彗尾残渣给地球带来英仙座流星雨。这场流星雨每年都在812/13日达到高潮,甚至可能出现一个小时高达1000颗流星以上的壮观场景,叫“流星雨”已经不准确,可以叫做“流星暴”了。 

   

  2016812日拍摄到的英仙座流星雨 ©美国流星协会(American Meteor Society) Brad Goldpaint 

    

  事实上,不仅是流星雨期间,就日常生活中的每一天,有大约100吨物质掉入地球。但由于地球稠密大气的存在,当它们以高速运动冲入大气时,如同人跳到水中,会受到巨大的冲击力,导致这些流星体大量发光发热,换句话说,燃烧起来。它们落到地球的地点几乎是完全随机的,而地球表面绝大部分是海洋和非人类居住区,所以能被人们看到的机会其实相当少。 

   

  航天飞机返回温度效果图 ©NASA 

    

  人们对这种现象并不陌生,毕竟现实生活中最好的例子便是返回式航天器。以航天飞机为例,作为人类历史上最成功的返回式航天器,在30公里高时,它的速度可以降到仅有3千米/秒附近(不过这10倍声速了)。在这个过程中,它与空气摩擦的部分温度可以飙升到1500摄氏度,在这个温度下,即便是合金钢也会融化。因此,哪怕是复杂金属材料做成的飞船,比如俄罗斯进步号货运飞船、中国的天舟一号货运飞船,它们即便达到了数吨重,都会在返回大气的过程中焚烧解体而无残渣可寻。能够返回地球的卫星和载人航天器,必须依靠复杂的方式降温和隔热才能幸存。 

   

  20年来被监测到的大型流星体/火球事件 ©NASA/PDCO 

    

  这次观测到的流星体燃烧发生在37公里高(后来就监测不到了),那里的大气密度连地球表面的1%都不到。它的速度达到了惊人的14.6千米/秒,远远超过航天飞机的3千米/秒(3千米/秒时,表面已经可以达到1500摄氏度)。它在这么高的高度就开始剧烈燃烧,意味着它很有可能仅仅是个岩石质地的流星体。且随着继续落回地面,大气密度直线上升,能量和冲击力也会增加,可以想象,这个流星体很难这次燃烧过程中“幸存”下来只是一闪而过而已。 

  NASA监测到它的释放能量大约在540TNT级别,大概是1920 GJ参考上图,可以看出这在全球各种记录的流星事件中仅仅属于中等甚至偏下级别。 

    

  是否会发现陨石? 

  很多人关心的是,此次事件后,能否发现陨石。 

  与此次事件能量级别相近的是2003326日发生在美国伊利诺伊州森林公园小村(Village of Park forest)事件,它的能量也接近500TNT,到最后发现了共约18公斤密度较大的含有丰富金属的陨石。那次事件的连续观测发生在8222千米高的空域,陨石在22千米高时速度为14千米/秒。 

  本次流星体在37千米高处为类似速度(但并没有后续观测),速度整体较低,理论上可能保有一定结构抵达地面成为陨石。但事实上,陨石的具体成分复杂多变,如果这颗流星不含有金属类成分是极难抵达地面的 

  我国在200994日在内蒙古满都拉附近发生了能量更大的(2300TNT)火流星事件,在2014114日在内蒙古锡林郭勒盟发生了类似能量(450TNT)的火流星事件,虽然民间汇报了很多所谓陨石样本,但目前尚未有通过国际和国内(中科院紫金山天文台,国家天文台等)专业鉴定的本次事件陨石样本,北京天文馆也曾经派出专业团队寻找锡林郭勒盟事件陨石,但并未成功。 

  因此,大家也可以放弃寻找这次流星事件带来的陨石了,不仅几乎不存在这个可能性,而且这种流星体会迅速解体,云南那里到处是原始丛林地形地貌复杂也不适合搜寻,还是看看新闻学学知识吧。 

    

  如何监测这些事件? 

  由于落回地球的物质99.999%都会燃烧在大气层中,人类目前仅对体积和质量较大、距离地球比较近的小天体进行观测和预测,监测它们最为权威的组织是NASA2016年成立的行星防御协调办公室(Planetary Defense Coordination Office。监测的指标是距离太阳最近1.3个天文单位(日地距离为1天文单位)以内、30米直径以上的近地天体。 

  30米直径较小的天体普遍认为对人类并没有威胁,因为它们极难幸存闯入地球大气这一关,基本都会在大气层内解体并烧毁,甚至极难有余下的部分落回地球。当然,落回地球的那部分也被叫做陨石,价格不菲。从近代人类开始收集并记录陨石以来,人类仅仅发现并明确标记了38660颗陨石,它们中绝大部分是体积极小的微陨石(2毫米以内直径),所谓“物以稀为贵”,价格自然也就上去了。但考虑到地球亿万年来每天都要被100多吨物体入侵,这个数量足以反应地球大气对地球的保护作用了。 

  总之,这实在是太普通的正常天文现象了。 

    

  原来嫦娥扔给你的,不是月饼,而是烟花! 

  不过应该庆幸,这种事情虽然每天都在上演,但能够亲眼目睹一次真是幸运啊! 

  当然,你也很不幸,貌似被我科普完,就感觉一点都不刺激了。 

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