青海火球事件——“肇事者”身份调查

作者: 李明涛 等

来源: 科学大院

发布日期: 2020-12-29

2020年12月23日,青海玉树发生火球事件,一颗近地小天体以接近水平的角度飞向地面,经过多次空爆后分裂成碎块。NASA数据显示,该小天体质量高达430吨,撞击能量相当于约9500吨TNT炸药。通过分析小天体的材质和密度,初步判断其为一颗直径约6.5米的S类近地小行星。该事件展示了地基望远镜在小天体观测中的局限性,特别是对从太阳方向飞来的小天体的监测预警问题。

北京时间2020年12月23日7点23分,位于青海西藏交界处的玉树藏族自治州囊谦小城一片宁静。此时距离天亮约40分钟,大部分人还躲在温暖的被窝中,但已有早起的人顶着严寒和星光,开始了一天的忙碌。突然,夜空中出现一个暗弱的移动光点。约10秒后,光点变成飞行火球,拖着长尾,以接近水平的角度飞向地面。火球越来越大,越来越亮,甚至超过了太阳的亮度。约20秒后,火球开始爆炸。

在随后的10秒内,火球相继出现了多次空爆,在地面感受到多次明亮的闪光,瞬间将夜空照亮如同白昼。约30秒后,火球分裂成了十余个肉眼可见的碎块,消失在天际。

囊谦、那曲、昌都等多地有人目睹了火球事件,并利用手机、监控摄像头和行车记录仪等设备记录到了火球的飞行过程。尤其难得的是,火球的爆炸过程被早班的西藏航空TV6018航班在空中完整拍到。火球爆炸产生的冲击波约2分钟后到达地面,被中国地震台网在囊谦、曲麻莱县等台站监测到,囊谦公安局所在地感受到了爆炸产生的声音和震动。

1天之后,美国宇航局(NASA)下属的近地天体研究中心(CNEOS)公布了这次火球事件的探测数据。数据显示,一颗外太空物体以接近五万公里的时速,自北向南以接近水平的角度冲向地面,在北纬31.9°、东经96.2°上方35.5公里处高空发生爆炸,撞击能量相当于约9500吨TNT炸药,等效约0.73颗广岛原子弹的能量。由于空爆高度较高,绝大部分能量在高空释放,对地面没有造成伤害。

火球飞行速度超过了第二宇宙速度,因此这颗火球应该来源于太阳系,是一颗近地小天体。从其燃烧时间和亮度看,该火球也超过了任何近地轨道的空间碎片所能辐射的能量。结合撞击速度和撞击能量,可以推断出该小天体质量高达430吨,唯一与其质量接近的人造飞行器是国际空间站,约420吨。因此,综合各种判据,该小行星为一颗近地小天体。

从材质角度,小行星可以大致分为三类:C类小行星为碳质小行星,富含有机物和水分,密度约为1200 kg/m3;S类小行星为岩石小行星,主要由硅酸盐及少量铁镍合金构成,密度约3000kg/m3;M类小行星为金属小行星,由铁镍合金构成,密度超过6000kg/m3。假设该小天体为理想球体,密度为1000-6500kg/m3,表1给出了不同密度条件下,该小天体的尺寸估计。

为了进一步确认小天体的尺寸,我们参照NASA给出的条件,考虑小天体大气进入的气动力、重力、热烧蚀、压力等因素,结合不同类型小天体的强度和烧蚀热,对小天体大气动力学过程进行了仿真。

可以看出,小行星大气进入点在青海省海西蒙古族藏族自治州长山梁附近,而陨石空爆点在青海玉树藏族自治州囊谦县与西藏自治区昌都县交界处吉曲乡附近,从进入110公里高度的大气层边界到发生空爆,地面航程约600公里。在理想的假设模型下,陨石落区呈现“葫芦娃”排列分布,陨石尺寸越小越靠近空爆点,陨石尺寸越大,距离空爆点越远。从空爆点向落点可能有几十到上百公里的距离。

小天体观测主要依赖地基望远镜。

截止2020年12月26日,已经发24781颗近地小行星,其中最小直径的近地小行星直径约为1米。这颗小行星直径6.5米,为什么没有被提前发现?小行星本身并不发光,望远镜发现小行星主要靠探测小行星反射的太阳光,小行星的亮度决定了其能否被光学望远镜发现。

天文学上,用视星等表述小行星的亮度,小行星距离望远镜越近、小行星-太阳-望远镜之间角度越小(顺光)、小行星尺寸越大、反射率越高,小行星的视星等就越低,也越容易被发现。世界上观测能力最强的小行星专用望远镜是美国夏威夷泛星计划2.4米口径光学望远镜,其探测能力约为24视星等。

基于NASA发布的火流星撞击数据,对玉树火流星事件中火球进行了身份追溯,初步判定火球为一颗直径约6.5米的阿波罗型近地小行星。

该小行星远日点位于火星和木星之间的小行星带中,可能由于撞击脱离母体小行星,在木星等天体引力摄动下撞击地球。由于该小行星的大气进入角度较小,小行星以接近地平线的角度飞向地球,其地面航程和陨石落区都显著长于2013年俄罗斯车里雅宾斯克陨石事件。

我国尚无自主的火球观测网络和设备,仅依赖地震台站数据并不能对火流星的飞行过程进行监测和定位,亟待发展我国自主的天地基火流星监测网,为监测火球事件、开展火球高速大气进入过程、寻找陨石、开展行星科学研究等提供支持。

UUID: 6275b6b8-e14d-40d3-a3f3-0bc863d9202b

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/科学大院公众号-pdf2txt/2020年/2020-12-29_青海火球事件——“肇事者”身份调查.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0071 元