2017年2月15日，整个行星科学界都在严阵以待地准备迎接小行星2017 DA14与地球擦肩而过的特大新闻，这一事件提醒世人：小行星撞击地球具有潜在的危险。
外语论文网 www.waiyulw.com
然而，出人意料的是，那天早晨大自然竟然发出了另一个更加强烈的警告。车里雅宾斯克当地时间上午9时20分，也就是小行星2017 DA14从南半球上空掠过地球之前16个小时，另外一颗向西飞行的小行星以耀眼的火光划破了俄罗斯车里雅宾斯克市的黎明。有数十架车载摄像机拍摄到了这个超级火球，这应当归因于该事件发生在人口密集的城市地区，以及俄罗斯司机有记录行车状况以防欺诈性索赔的习惯。
互联网上发布的视频显示出这个火球极其耀眼，还伴随着雷鸣般的爆响。潮水般涌来的报告宣称，有大量玻璃窗被震碎，建筑物被损坏。这些报告向全世界呈现了一个事实：流星事件可以使数以百计的人受伤。
爆炸的特点
经过最初一阵迷惘之后，科学家们只用了一两天就搞清了基本的天文事实。由于媒体和公众正在关注即将飞临的2017 DA14，以及受好莱坞热衷于描绘携带大量碎片的危险小行星的作用，许多人立即设想这颗俄罗斯流星与2017 DA14是否有什么关联。天文学家很快测出它有着典型阿波罗型近地小行星的偏心轨道，使怀疑很快被消除了。它与2017 DA14完全不同，后者的轨道和倾角更类似于地球。
在短暂的一瞬间，这颗流星确实比车里雅宾斯克黎明的太阳更耀眼。Peter Brown（加拿大西安大略大学）根据火球质量与峰值亮度的关系模型，估算了这颗流星的峰值亮度，结果是惊人的绝对星等28等。相比之下，太阳的视星等为-26.7等。
不管闯入者的尺寸有多大，使流星头部明亮发光的大部分能量都来自于其周围被激波加热的空气。由于被加热到几万度的高温，空气被电离（变成等离子体），并以类似于火焰燃烧或闪电的方式发光。车里雅宾斯克流星体是以近地小行星的典型速度撞击地球大气的，俄语论文范文，高达约18.6公里/秒。当流星以这样的极超音速进入大气层时，所形成的激波非常强大。高温等离子体距离流星体表面仅数毫米，所辐射的热量足以使外壳气化。气化的物质被高超音速气流剥落，在流星体后方形成一条尾迹，看起来就像天空中的一条光带。
这次事件中最早的能量测量数据来自次声波信号。2001年以来，“全面禁止核试验条约组织”建立了由45个微气压计阵列组成的全球网络，时刻监测大气层，以监视全球范围内的核爆炸所发出的20赫兹以下的低频声波暴。该监测网对大自然的次声波源也非常敏感，例如火山爆发和巨大的火流星。包括远在格陵兰岛和南极洲的监测站在内，该组织的17个微气压计阵监测到了车里雅宾斯克传来的大气震荡。
除了次声波信号，外层空间中的装置（如“美国空军防卫支援计划”卫星）还几乎同时测量到了热红外信号，证实了爆炸的巨大规模。最初的报告显示，爆炸当量至少为10万吨。不久，这个估计值就上升到了几十万吨。上一颗爆炸当量接近的流星是2017年10月8日出现在印度尼西亚的苏拉威西岛上空的，次声波数据表明那个火流星解体时的爆炸当量为5万吨左右。车里雅宾斯克事件现在确定的爆炸当量为44万吨左右（这一数值仍可能被继续修正），几乎是广岛原子弹的30倍。
这是自西伯利亚的通古斯大爆炸事件以来，能量最大的小行星撞击地球大气层事件，通古斯事件发生于1908年6月30日，当量达百万吨级。我们估计，规模类似于车里雅宾斯克事件的爆炸大约每世纪发生一次，而类似通古斯的碰撞大约几个世纪才会发生一次。
流星的解体
根据火球的亮度和最后爆炸的能量，科学家估计该流星在进入大气层之前的直径约为17米。这块重达11000吨的巨石在最终撞击地球以前，可能已经在太空中遭受过无数次碰撞，所以它可能有着坚固的表面而内部有裂缝。当它以60马赫的速度从真空的太空进入稠密的低层大气时，逐渐增大的压力令它最终粉身碎骨（可参见末页插文）。
这个入侵者在23公里高度解体，碎片撒落在数百平方公里的范围内，最大的碎片估计重达半吨左右。因为浓厚的低层大气将其迅速烧焦并高度粉碎，俄语论文，只有大量陨石落到地面，而没有发生大规模撞击事件。大多数较小的碎片在撞击白雪覆盖的地面时，速度不超过物体从相同高度下落的末速度，因此它们多数保存完整，只在雪地上留下一些小小的撞击痕迹。
尽管天文学家没有对“撞击”这个术语下过正式定义，但我们对“撞击”的直觉是，一个天体撞击地面时，它的运动速度必须相关于进入大气层之前没有明显降低。从减速角度来看，巨大的或者密度很高（金属）的小行星，或者又大又密的小行星都不会受大气阻力的太大作用，它们以超过声音的速度“撞击”地面，并炸出陨坑。而这颗俄罗斯流星体的一些最大碎片在撞入地面时，或许坠落速度仅仅是初始时的零头，其中的一块在车里雅宾斯克以西约70公里的切巴尔库利湖上砸穿了冰面，撞出一个6米直径的洞。
目前收集到的陨石表明，这颗天体是LL5型普通球粒陨石，属于低含铁量的石陨石，也是落在地球上最常见的陨石。1908年划破西伯利亚上空的火光也是一颗类似的球粒陨石，不过比这次的车里雅宾斯克流星体要大4倍～5倍，爆炸力达300万至500万吨，夷平了2000多平方公里的针叶林区（）。车里雅宾斯克事件在很多方面就像一次小型通古斯事件。
来自各地的火流星视频使科学家能够相当精确地确定这颗小行星进入大气层前的轨道。根据路灯杆在火流星照射下的阴影长度和方向，至少有三个团队确定了这颗火流星最终飞行阶段的三维轨迹，并在考虑小行星接近地球时受到的引力偏转以后，将这条轨迹回溯到太空。像其它几块撞击前轨道已确定并被搜集到的陨石一样，这颗小行星沿着一条相当扁长的轨道运行，远日点就在主小行星带的中间，轨道周期约18个月。
对人类的作用
车里雅宾斯克周围2000平方公里内遍布破碎的玻璃窗，倒塌的墙壁，这个活生生的例子告诫我们，即使是一个相当小的近地小行星，它的撞击也可能造成很大规模的破坏。假如这次爆炸不是发生在一个聚居着超过百万人口的大都市，或许只会引起撞击灾害学界的关注。但是太阳般火球的视频、雷鸣般爆炸声的记录，以及被飞溅的玻璃划伤而血迹斑斑的人脸，在互联网和电视中大量播放，将一场原本应当冷冷清清的小行星撞击学术讨论转变为新闻热点。 受伤人数超过1500人，数以万计的人们不得不在俄罗斯的冬天修理被损坏的窗户。幸运的是，没有人死亡。事情倘若不这么走运，后果可能会严重得多。假如该流星体以更陡的轨道闯入大气层，而不是以平斜的16度角从地平线方向飞来，那么撞击到地面的碎片或许会更大，造成的破坏也更惨重，甚至夺走人的生命。
有些人质问，为什么天文学家没有能在撞击前发现它。凑巧的是，6个星期前这颗流星体在金星轨道附近刚刚通过近日点，逼近地球以前它在天空中的视位置离太阳仅有20度左右。NASA马歇尔太空飞行中心的Bill Cooke根据其轨道和大小作了计算，发现它非常暗弱，即使在理想的夜空条件下，使用观测极限达24等的最大的小行星巡天搜索望远镜，也只能在撞击前两小时看到它。而且，Cooke发现在撞击前的几天中，这颗小天体出现在太阳附近的白昼天空中，显然，我们根本没有机会发现它的到来。
未来还会发生类似等级的事件吗？我们能否对这类小天体进行日常监测，甚至掌握防止其撞击的技术呢？这种工作难道不值得我们付出吗？
实际上，依靠正在运行的巡天项目，只有在这种大小的天体非常逼近时，我们才能偶然发现它们。今天的这些巡天项目都是依据1992年的“太空防御巡天报告”设计的，目标是发现90%的大于1公里的近地小天体，而比这更小的天体，只能在良好的观测条件下偶然捕获。现在“太空防御巡天”的目标已基本实现，在我们乃至我们孙辈的有生之年里遭遇全球规模的、能终结人类文明的小行星撞击事件的风险，现在已能够监测。我们可以把注意力转移到更小的潜在入侵者上。但是，到底要监测多小的天体才足够呢？
为了解决这个问题，NASA和撞击灾害学界甚至已经对此作了投入-产出略论。假如有一个特定大小的天体将要撞击一个人口密集的地区，那么监测和防止这类天体撞击事件所付出的成本，与可能造成的生命财产损失进行比较，结果又怎样呢？当然人的生命价值本身就无法估量，科学家们还是尽最大努力，将撞击天体的大小和频率，以及监测90%的一定大小的潜在入侵者所需的成本，与发生撞击后的一系列灾难性后果进行了比较和权衡。
在这些方案中，NASA估计约有10万个直径大于140米的近地小天体，并计划通过“近地天体计划”，利用正在运行的望远镜（如Catalina巡天、Spacewatch计划和LINEAR计划）或处于计划阶段的地面望远镜（如Pan-STARRS和LSST）来发现其中的90%。这类巡天能发现相当数量的更小天体，不过，大小与车里雅宾斯克事件相仿的小天体的数量，据估计达8千万颗之巨，与此相比，所能发现的只是九牛一毛。显然，我们还有许多工作要做。
除了利用地面望远镜搜索，有些探讨还认为大视场的空间红外望远镜可以大大加快搜寻进度。非营利的B612基金会和鲍尔航天技术企业（Ball Aerospace&Technologies Corporation）将用私募基金来建造和运行这样一台望远镜，目前还处于设计和早期研制阶段。他们将于2017年到2018年发射一颗“哨兵”探测器，并在我的家乡科罗拉多州博尔德市进行测控。它将在一条与金星相类似的环日轨道上搜索近地小行星，在它的6.5年任务期间，近地小天体的发现率将大为提高。“哨兵”探测器将使用5微米～10.4微米波长的红外探测器，每小时可巡查165平方度的天空。与类似的地面望远镜一样，“哨兵”也将发现许多更小的近地小行星，直径可小至30米，这将大大增加车里雅宾斯克级别的撞击天体在接近之前很久即被发现的几率。
如同1994年的舒梅克一列维9号彗星撞击木星，车里雅宾斯克流星事件也是一个特别严重的警示：我们实际上就住在一个子弹横飞的宇宙靶场里，即使很小的小行星也能对我们构成严重的威胁。俄罗斯超级流星告诉我们，之所以致力于监视天空，除了统计略论和建构数学模型这些目标，我们工作的根本目的，还是为了守护人类的生存。
目击爆炸 Marat Ahmetvaleev
在2月的一个冰冷刺骨的早晨，我带着佳能5D数码单反相机，正在车里雅宾斯克的一个公园中拍照。当我俯身调整三脚架上相机的角度，准备拍摄下一张照片时，眼梢边突然看到了一道明亮的闪光。最初它很小。我的相机差不多就对着那个方向，我立即转动相机对准那个物体拍摄了一张照片。
几乎就在此时，我开始听到类似白噪声的声音，还有轻微的沙沙声和噼啪声。声音几乎听不见，但在流星的整个飞行过程中一直持续着。在最初几秒钟里，我的心跳和呼吸加快，手也开始颤抖。当闪光最亮时，我的脸上感到一阵强热，虽然只有短暂的一瞬间。强烈的眩光也使我的眼睛感到一阵刺痛。
闪光两分钟后，我听到一连串的爆炸声，声音清晰而强烈，让人想起了击鼓声。第一次爆炸很响，我感觉到了声浪。身体没有感觉，也没有混凝土建筑或道路传来的震动，因为我所处的地方是个针叶林区。紧接着我听到了一连串像炸弹一样的声音，鸟儿四处飞逃。这个令人震惊的事件令我的心跳和呼吸加速，并剧烈颤抖。
一连串爆炸结束以后，我才慢慢恢复常态。这时我才安定下来去设置正确的曝光参数和相机角度，拍了几幅流星余迹的全景。周围的景色全变了，天空看起来更蓝、更通透。太阳已经升起，但它的光芒丝毫不像平日的晨曦，看上去就好像中午的太阳。
最初几秒钟，我脑海里闪现出种种不切实际的可怕想法。最初的想法是发生了核弹爆炸。然后，联想到这个物体的疯狂速度，我才认为它是来自外层空间的某种物体。我立即开始为住在城内的人和亲朋好友们担心起来。几分钟后，我听到了救护车和消防车的警笛声，更使我相信这些可怕想法。直到与家里通了电话后，我才开始冷静下来，并拍摄更多的照片。 | 
