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坠落土耳其的巨型陨石为什么会在空中爆炸?是什么阻止了它?

时间:2020-06-03        阅读

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宇宙是很危险的,地球随时都面临着各式各样来自宇宙的威胁,而在这其中,由于太阳系中的小型(或微型)地外天体的数量极其庞大,并且它们的运行轨道也是乱七八糟,因此它们对我们的威胁可以说是最大的。

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事实上也的确如此,几乎每时每刻,地球都在承受着地外天体的撞击,在它们之中绝大部分的体积和质量都很小,在进入地球的大气层之后,它们很快就会因为与空气相互作用所产生的高温而消耗殆尽,并不会对我们造成什么影响,而那些极少数的“大个子”就不一样了。

比如说在2013年2月15日,一颗质量约1.2万吨、直径约18米的巨型陨石就袭击了俄罗斯的车里雅宾斯克(Chelyabinskaya),所幸它在车里雅宾斯克上空就发生了爆炸,没有直接砸在地面上,因此没有造成太大的损失。

而就在前两天,也就是2020年5月27日,这种“大个子”的地外天体再次来袭,一颗巨型陨石在土耳其上空爆炸,从监控系统捕捉到的画面我们可以看到,一颗耀眼的光球以极快的速度冲向地面,并在与地面发生撞击之前发生了爆炸,场面相当壮观,也正因为如此,这颗巨型陨石才没有造成什么太大的损失。

那么这颗坠落土耳其的巨型陨石为什么会在空中爆炸?是什么阻止了它呢?很显然,有一种力量在保护着我们,但这种力量并不是想象中的那些神秘力量,而是来自于我们地球的大气层。

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很多人都认为陨石在进入大气层后会与空气摩擦生热,进而引发燃烧现象,但这是不正确的认知,其实陨石与空气摩擦所产生的热量并不高,而且陨石本身也没有燃烧,事实上,陨石之所以会发光,是因为在进入大气层之后,高速运动的陨石会剧烈地压缩其前方的空气做功,从而使其温度持续上升。

在达到基本的热平衡之后,陨石的表面温度一般都会高达几千摄氏度,在这种温度下,陨石通过热辐射发射出的电磁波频率就会进入我们肉眼可见的可见光范围,于是在我们眼中陨石就变成了耀眼的光球,看上去就像是在燃烧一样。

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在陨石剧烈压缩前方空气的同时,陨石自身也会受到来自空气的巨大阻力,这种阻力会推动陨石迎风面的部分物质(下图中的蓝色部分)使其减速,紧接着陨石迎风面的这部分物质又会推动附近的部分物质进行减速,在这个过程中,陨石的内部就会受到压力。

需要注意的是,这种压力并不是均匀的,由于陨石的速度极高,其后方的空气根本来不及补充,因此在陨石的后方会形成一个接近真空的环境,在这种情况下,如果陨石本身的结构不够紧密,那么它就会因为巨大的压力差而迅速解体。除此以外,陨石前方的高压空气还可能会不断从陨石的缝隙进入其内部,从而进一步增加陨石解体的可能性。

在解体以后的陨石碎片同样拥有极高的速度,它们也会剧烈地压缩其前方的空气做功并产生高温,而因为在此时陨石物质与空气的接触面积迅速增大,这就会导致这种产生高温的机制放大了很多倍,从而使这颗陨石的绝大部分物质都在一瞬间的高温高压中消耗殆尽。从能量的角度来讲就是,这颗陨石携带的动能得到了释放,于是我们就看到陨石在空中爆炸了。

以上就是坠落土耳其的巨型陨石在空中爆炸的原因,也就是说,是地球的大气层阻止了地外天体的再次来袭。可能有人要问了,这颗巨型陨石在土耳其上空爆炸时候已经非常接近地面了,为什么这种地外天体总是在接近地表的时候才爆炸呢?

其实答案很简单,这是因为虽然地球大气层的厚度号称在1000公里以上,但实际上,大气层中的空气分布得非常不均匀,相关数据表明,大气层中超过95%的空气都聚集在距离地球表面只有几十公里的平流层以下,而在这其中的75%又集中在更低的对流层,这就意味着,只有在接近地表的位置,才有足够的空气能够制造出让陨石解体的阻力。

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