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俄羅斯中部發生隕石撞擊地球事件

臺北天文館_96
・2013/02/18 ・1504字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

根據歐洲太空總署(ESA)表示:造成此次事件的小行星直徑約數公尺;小天體若在距地表10公里以下的大氣中發生爆炸,則爆炸震波皆可直接影響地表 而造成損壞,且爆炸高度愈接近地表,造成的損壞愈嚴重。此外,根據資料初步判斷,這場隕石撞擊事件的主角,幾乎可以肯定和2/16凌晨近掠地球的2012 DA14無關。

ESA表示:ESA相關之SSA近地天體搜尋與監測計畫,一般能在3星期前就偵測到直徑約40米以上的小行星,予以提出預報。不過這次俄羅斯Chelyabinsk事件的小行星遠小於前述的大小,因此他們也沒有偵測到這顆小行星的接近。

而NASA流星體環境研究室(Meteoroid Environment Office)科學家則研判此次事件的主角直徑多達15~17公尺、重達7,000~10,000公噸,以每秒18公里的速度衝近地球大氣層,並在距地面 20~25公里的高空發生爆炸,爆炸能量相當於300,000~500,000噸的TNT炸藥爆炸結果,約為廣島原爆威力的20倍~30倍。該研究室也認為此次撞擊事件與2012 DA14無關。NASA表示,這顆小行星最早的記錄在阿拉斯加上空,距離最後撞擊地點6,500公里之遙;這顆小行星進入地球大氣的角度非常淺,僅有20 度左右(地平面為0度,天頂為90度),然而從這顆小行星首度進入大氣層至發生音爆僅僅經過短短的32.5秒,警示時間仍完全不足。

如果這顆小行星僅有ESA估計的數米大小,則其撞擊地球的頻率大約數年到數十年會發生一次;但如果小行星大到如是NASA估計的15米的話,那麼大約每100年才會發生一次這般大小的撞擊事件。 這次事件的威力,是100多年前、1908年通古斯事件以來最強的一次隕石撞擊事件;通古斯事件的原兇可能是一顆直徑約100公尺的小行星或彗星碎片,爆炸威力高達10~15百萬噸TNT炸藥,影響範圍高達2150平方公里(約相當於直徑52公里的圓形)。相較之下,6500萬年前可能造成恐龍滅絕事件的小行星,直徑可達10公里左右,好在這種等級的小行星撞擊地球的機會是幾千萬年甚至數億年才有一次,目前地球沒有這種大小等級的威脅。

此外,最新消息指出這場隕石撞擊事件的傷者人數已經攀升至1200人左右,其中2人重傷,有生命危險,受損城鎮高達8個,受損建築物高達3000棟, 整體損害程度可能隨時間與媒體深入災區報導而愈來愈嚴重。這場事件再度讓世人體認到來自天際的威脅其實從未消失,也無可避免,只能盡力防範。

俄羅斯軍方已經在隕石墜落地點發現3塊隕石碎片,其中2片在Chelyabinsk以西的Chebarkul湖附近發現,第3片則是在前2片西北方約 80公里遠的Zlatoust鎮附近找到。此外,其中一片在Chebarkul湖附近發現的隕石碎片撞擊出一個直徑約6公尺的隕石坑(下圖左),坑旁發現 一些直徑僅約0.5~1公分大小的細小黑色岩石碎屑,應是隕石碎片的一部份(下圖右),主要成分可能是岩石和鐵。相關人員偵測隕石坑中附近的背景輻射,目前都在安全範圍內。

http://www.youtube.com/watch?v=YMj6DEwp_iU

其他影像請參考 Meteorite in Russia: all videos in one placeВзрыв метеорита в небе над Уралом… Вся информация в одном посте.

下圖左是氣象衛星Meteosat 10從太空中拍攝到本此隕石撞擊事件中,流星行經大氣所遺留的餘痕(畫面左側)。下圖右是Chelyabinsk市區建築窗戶玻璃受到震波摧毀的景象。(照片皆取自路透社網站)

下方Youtube影片則可見到隕石已經飛過去一段時間,影片拍攝者正在拍攝殘留在空氣中的餘跡,之後震波才傳遞到此處,不僅聽 到音爆的聲音,而且造成建築物玻璃碎裂的景象,相當震撼。

參考資料:

  1. Russian Asteroid Strike. ESA [15 February 2013]
  2. Space Weather
  3. Meteorite hits Russian Urals: Fireball explosion wreaks havoc, up to 1,200 injured (PHOTOS, VIDEO). RT.com [15 February, 2013] (Edited: 16 February, 2013)
  4. Russia Meteor Not Linked to Asteroid Flyby. NASA [02.15.13]

轉載自 網路天文館

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臺北天文館_96
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如果天空少了月亮,地球會怎麼樣?——《有趣的天文學》
麥浩斯
・2022/04/25 ・1477字 ・閱讀時間約 3 分鐘

如果天空少了月亮?文學家應該會很難過,音樂家也會少了創作的題材,沒有中秋節就少了月餅,也沒有烤肉。不過夜晚少了一個大光害,天文學家絕對會很高興!

潮汐變小、一天變短

地球上的潮起潮落,主要是月球繞地球運行造成的。太陽也會影響地球的潮汐,不過對地球的潮汐力只有月球的 46%。如果沒有月球的話,造成地球潮起潮落就只剩下太陽,滿潮和乾潮的幅度就會變小。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。數十億年前,地球剛形成時,地球自轉的速度比現在快許多;因為月球的潮汐力,讓地球自轉的速度漸漸變慢,慢到現在的一天 24 小時。如果沒有月球,地球的一天可能不到 10 小時。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。圖/Pexels

左搖右晃的地球

月球就像是走鋼索的人握的平衡桿,讓地球自轉軸保持穩定,如果少了月球這個平衡桿,地球自轉軸左搖右晃的幅度就會變大。

目前地球自轉軸相對於公轉平面的傾斜角是 23.4 度,因為月球的存在,這個傾角的變化幅度不大,大約在 22.1 度和 24.5 度之間。傾角讓太陽直射地球的位置在北回歸線和南回歸線間移動,讓地球出現四季變化。

如果沒有月球,地球的自轉軸變動的幅度就會變大,自轉軸的變動會對我們有什麼樣的影響?假設兩個極端的例子,地球的自轉軸傾角是 0 度和 90 度。

如果地球傾角是 0 度,太陽永遠直射赤道,地球上不會有北回和南回歸線,地球將不再有四季變化。

如果地球傾角是 90 度,太陽直射的區域會從北極到南極,也就是北回歸線位在北緯 90 度(也就是北極點),而南回歸線在南緯 90 度(南極點)。這種情況下,地球四季變化會非常劇烈,北半球夏天時,北極不會結冰,溫度比現在還高,南半球冰凍的區域比現在還大,這種極端氣候絕對不利現在地球上生物的生存。

未來人類可能先在月球建立基地,作為人類前進火星的跳板,在月球上測試火星裝備和訓練太空人,準備完成後再前往火星。如果少了月球的整備演練,要一步登陸火星將會困難重重。圖/麥浩斯出版

月球替地球擋子彈

月球是地球的衛星,一直以來它都保護著我們的地球。用望遠鏡看月球,會發現月球上有許多坑洞,這些坑洞幾乎都是隕石撞擊後形成的隕石坑,表示月球在早期受到許多的撞擊。如果少了月球擋下這些隕石,這些隕石可能就會撞上地球。

隕石撞擊對地球的生命影響很大。6600 萬年前,一顆 10 公里左右的隕石撞擊地球,造成恐龍滅絕。恐龍滅絕後,哺乳類才能興起,人類才有機會出現在地球上。

那些沒有被月球擋下的隕石,如果撞上地球,可能會改變地球物種的演化,人類說不定就不會出現在地球! 最後,如果沒有月亮,阿姆斯壯和另外 11 名阿波羅太空人也就無法登陸月球。人類少了探索月球的寶貴經驗,要直接踏上其他行星表面(例如火星),難度會高許多,甚至變得不可能!

——本文摘自《噢!原來如此 有趣的天文學》,2022 年 3 月,麥浩斯出版

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假如核彈來襲,你需要逃多遠才能活下來?
Heidi_96
・2022/03/15 ・3486字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

核彈與它們的產地

1945 年 8 月,美軍在日本廣島和長崎投下 2 顆原子彈,造成數十萬人死亡,終結了第二次世界大戰,卻也對當地民眾的健康造成嚴重的長期影響[1]。此後,再也沒有任何國家或地區在戰爭中動用核武器,但這不代表核武器就此消失。據估計,全球各國現今約有 12,705 枚核彈頭庫存,而美國和俄羅斯擁有其中的 89.7%[2]

美國和俄羅斯擁有全世界 89.7% 的核彈頭庫存。圖/Federation of American Scientists

假如核彈來襲……

那麼,假設核武器再次登上戰爭舞台,究竟會發生什麼事呢?本篇文章將以 AsapSCIENCE 製作的科普動畫《What If We Have A Nuclear War?》為基礎,帶你瞭解核彈引爆前後的情況。

但首先,必須澄清沒有一種明確的方法可以估計核彈爆炸所帶來的影響,因為這取決於眾多因素,包括天候、時間點、地理環境、核彈設計,以及引爆地點(空中、地表、地下)。等等,先別急著跳回上一頁!即使沒有這些確切的條件,我們還是可以瞭解大致上的情況。

一、閃盲

約有 35% 的核爆能量是以熱輻射的形式釋放。熱輻射是一種電磁輻射,不需要介質就能傳遞能量,因此在真空中的傳播速度等同光速(3×108m/s)。就算不是處在真空環境,傳播速度也相當接近光速,而且溫度越高,速度就越快。

總而言之,在爆炸波抵達前幾秒,你就能感受到一陣極為強烈的光和熱。此時,如果你不巧在爆炸現場附近,這種程度的強光將造成閃盲(flash blindness),可以讓你在接下來的幾分鐘眼前一片漆黑,什麼都看不見。

所以,要距離爆炸多遠,才能避開這種暫時性失明呢?以一枚百萬噸級的核彈(廣島原子彈的 80 倍重,但是遠輕於多數現代核彈)為例:如果是在晴朗的白天,大概要躲到 21 公里以外;在晴朗的夜晚,甚至得躲到 85 公里以外,才能確保不受閃盲影響。

核爆發出的強光會造成暫時性失明。圖/《What If We Have A Nuclear War?

二、燒傷

上一段提到,熱輻射除了產生強光之外,還會產生極高溫的熱;也就是說,如果你真的不巧出現在核彈爆炸現場附近,除了閃盲以外,還有可能遭受不同程度的燒傷。

同樣以百萬噸級的核彈為例:待在爆炸中心方圓 11 公里內,將造成一級燒傷,只要再往前 1 公里,就會變成二級燒傷,而待在方圓 8 公里內的人,都將受三級燒傷所害。這種程度的燒傷能夠徹底破壞細胞,使皮膚呈現焦黑色。若沒有立刻施行急救,覆蓋全身超過 24% 面積的三級燒傷將導致死亡。

待在核彈爆炸中心方圓 11 公里內,將遭受不同程度的燒傷。圖/《What If We Have A Nuclear War?

然而,正如文章開頭所說,沒有一種明確的方法可以估計核彈爆炸所帶來的影響,所以這個數字僅供參考,實際情況將取決於天氣和你當下所穿的衣服,比如白色的衣服可以反射少許熱能,黑色的衣服則會吸收更多熱能。可是,對於處在爆炸中心的人來說,不管穿什麼顏色的衣服都不會有任何差別。

根據科學家估計,廣島核爆中心的溫度約有 30 萬 ºC,比一般火化爐的溫度高出 300 倍,足以讓人體在一瞬間就蒸發殆盡。

三、爆炸風

除了燒傷之外,爆炸風(blast)也是不可輕忽的殺手。核爆釋放的能量會產生衝擊波,而衝擊波會驅散空氣,造成氣壓急遽變化,粉碎沿途經過的建築物。

再次以百萬噸級的核彈為例:爆炸中心方圓 12 公里內的爆炸風時速約為 255 公里,可以對建築物外牆造成 180 公噸的力量;方圓 2 公里內的爆炸風時速是 756 公里,對建築物施加的壓力則是 4 倍,約為 720 公噸。理論上,大部分的人都會被倒塌的建築物活埋或砸死。

核爆產生的衝擊波會粉碎沿途經過的建築物。圖/《What If We Have A Nuclear War?

四、核輻射

假如你幸運地逃過閃盲、燒傷和爆炸風,下一個要擔心的就是核輻射。我們每天都會接觸到不同形式的輻射,包括你正在使用的手機或電腦,但這類「非游離輻射」的能量很小,不足以改變 DNA 結構。就算是醫學影像檢查,比如 X 光或斷層掃描,也都是低劑量的安全輻射,對人體的影響微乎其微。

問題是,核輻射可不一樣!雖然確切的輻射劑量取決於你所在的地點是否有建築物保護,而建築材料又是什麼,但無論如何,若暴露輻射劑量超過 6000 毫西弗(mSv),死亡率就高達 90%;即使只有 4500 毫西弗,也有 50% 的死亡率,而活下來的那 50% 必須和後遺症共存,因為輻射破壞了他們體內的 DNA 鍵結,不僅需要時間修復,也可能會有更高的罹癌率和基因突變率。

五、輻射塵

另一個與輻射有關的影響是「輻射塵」(fallout)。試想一枚核彈在地表附近爆炸,地表會發生什麼事?最明顯的就是衝擊波會造成彈坑,然後彈坑裡的沉積物(塵埃、泥土、砂石等等)會汽化到空中,形成你我熟悉的蕈狀雲。

蕈狀雲充滿具有放射性的輻射塵,在冷卻回到地表的過程中,可以飄到數百公里遠的地方,也可以順著爆炸產生的上升氣流融入雲層,再形成「黑雨」落下。好消息是輻射塵的衰變非常快,只要 2 星期,就能降到初始輻射劑量的 1%。

彈坑裡的沉積物汽化後形成蕈狀雲。圖/《What If We Have A Nuclear War?

不只是戰爭,也將伴隨氣候危機

那假如核彈不只有 1 枚,而是 100 枚呢?近期,有一項研究模擬印度和巴基斯坦開戰,引爆 100 枚和廣島原子彈尺寸相近的彈頭。結果顯示,重達 5 百萬噸的灰燼和輻射塵將進到大氣層,使全球氣溫下降,並且減少 9% 的年降雨量,連帶造成農作物欠收與饑荒。另一項研究顯示,若是真有這種投下 100 枚核彈的戰爭,全球約有 20 億人將因此陷入饑荒[3]

除此之外,核戰對地球的影響或許比我們想像的更深遠。2019 年發表的一項模擬研究發現,要是美國和俄羅斯動用所有核武資源開戰,輻射塵將在 2 週內覆蓋整個地球,使地球接收到的光照強度大幅下降,至少需要 3 年才能恢復到正常光照強度的 40%[4]。同年,還有另一項研究發現,在世界最深的馬里亞納海溝(Mariana Trench)裡,還有著來自冷戰時期核武試驗的輻射殘留物[5]

全球核武器發展與現況

1968 年至今,世界上多數國家都簽訂了《核武禁擴條約》(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons),其中包括美國和俄羅斯。這項條約禁止擁核國家轉讓或援助核武給非核國家,禁止非核國家製造核武,甚至推動核裁軍,全面停止核軍備競賽。

如果想瞭解全球核武器的發展與現況,可以進一步參考《原子科學家公報》(Bulletin of the Atomic Scientists)的 Nuclear Notebook

全球核彈頭庫存總量於 1986 年達到高峰(64,099 枚),直到 2017 年為 9,220 枚。圖/Bulletin of the Atomic Scientists

註解

  1. Hiroshima and Nagasaki: The Long Term Health Effects
  2. Status of World Nuclear Forces
  3. Helfand. (2013). Nuclear Famine: Two Billion People at Risk—Global Impacts of Limited Nuclear War on Agriculture, Food Supplies, and Human Nutrition. International Physicians for the Prevention of Nuclear War.
  4. Coupe, J., Bardeen, C. G., Robock, A., & Toon, O. B. (2019). Nuclear winter responses to nuclear war between the United States and Russia in the Whole Atmosphere Community Climate Model Version 4 and the Goddard Institute for Space Studies ModelE. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124, 8522– 8543.
  5. Wang, N., Shen, C., Sun, W., Ding, P., Zhu, S., Yi, W., et al. (2019). Penetration of bomb 14C into the deepest ocean trench. Geophysical Research Letters, 46, 5413– 5419.

參考資料

Heidi_96
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PanSci 編輯部角落生物|外語系還沒畢業,潛心於翻譯與教學,試圖淡化語言與知識的隔閡。

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俄軍使用了真空彈!什麼是溫壓武器?它的原理和可怕之處在哪?
Lea Tang
・2022/03/14 ・1688字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

根據烏克蘭政府及人權組織的報告,俄羅斯軍隊將集束炸彈和溫壓武器使用在對烏克蘭的戰事上——此項指控在 3/10 得到俄國國防部的承認(confirmed)

一種燃燒空氣的爆炸裝置

俄羅斯軍隊所使用的溫壓武器系統 TOS-1A,是俗稱「真空彈」的空投高功率真空炸彈。這類毀滅性的裝置通常以火箭發射或空投炸彈的形式部署,透過選擇不同的燃料——有毒金屬粉末或含有氧化劑之有機物質與炸藥共同施放。

彈藥發射後,空氣中的氧扮演助燃的角色,分散的燃料團於是成了一顆巨大火球。

對生物具有致命威脅

由於火球會在一瞬間用掉周遭所有的氧氣,真空彈的威力比傳統炸彈大,燃燒時間也更長。遇到真空彈攻擊時,幾乎沒有方法能夠自保——巨大的衝擊波能穿透任何未密封的遮蔽物,即使你位處地底下。

若是瞄準封閉空間投放真空彈,則會產生更為嚴重的後果。美國中央情報局(CIA)在 1990 年的一份報告中描述道:

那些靠近著火點的人會直接消失,至於爆炸邊緣的人則會受到嚴重的內傷,包括鼓膜和內耳器官碎裂、嚴重腦震盪、肺和內臟器官破裂,甚至可能失明。

使用溫壓武器的爭議性

溫壓武器最早由二戰時期的德國所研發。1960 年代,美軍在越南、阿富汗以及蘇聯在中國、車臣都曾使用過。雖然尚未有國際法明確禁止真空彈的使用,但根據日內瓦公約「禁止使用無法區分目標的無差別攻擊武器」以及國際人道法「禁止造成過度以及不必要的傷害」:

若是使用真空彈來攻擊建築區、學校或醫院的平民,根據 1899 年與 1907 年的海牙公約,你很有可能被判犯有戰爭罪。

區域內無差別攻擊

鑑於溫壓武器對建築物或掩體中防禦者的高度破壞性,它們主要被用於城市環境。但即使鎖定的是軍事設施或人員,在人口稠密的城市中使用溫壓武器,將波及爆炸範圍內的平民並造成大量傷亡。

過度殘忍的傷害

而儘管在特定狀態下,戰爭被賦予合法公正性,暴力也不得無限上綱。如果一種武器會延長士兵或平民的痛苦,並導致過度傷害,那麼該武器理論上是不被允許的。而溫壓武器顯然符合以上定義。

國際刑事法院檢察官卡里姆汗(Karim A.A. Khan QC)表示,他的法院將著手調查蒲亭對烏克蘭犯下的戰爭罪行。圖/ ICC

國際刑事法院展開調查

根據 1998 年《羅馬規約》,2002 年 7 月 1 日國際刑事法院於荷蘭海牙成立,職能是對犯有種族滅絕罪、危害人類罪、戰爭罪和侵略罪的個人追究刑事責任。因應立陶宛及 38 個成員國的要求,國際刑事法院(ICC)針對普亭對烏克蘭的非法入侵行動已積極展開調查。

俄羅斯於 2016 年退出國際刑事法院締約國,烏克蘭也不是締約國成員,但烏克蘭已經接受了國際刑事法院的管轄權,所以檢察官有權進行調查。英國外交大臣卓慧思(Liz Truss)在聲明中表示:

迫切需要國際刑事法院對俄羅斯的野蠻行徑進行調查,追究那些應為此負責的人。英國將與盟國密切合作,以確保正義伸張。

參考資料:

  1. What is a thermobaric or vacuum bomb?
  2. Ukraine war: Russia confirms it has used thermobaric weapons, says UK’s Ministry of Defence
  3. What are thermobaric weapons, and does Russia have them in Ukraine?
  4. What are thermobaric weapons? And why should they be banned?
  5. Statement of ICC Prosecutor, Karim A.A. Khan QC, on the Situation in Ukraine: Receipt of Referrals from 39 States Parties and the Opening of an Investigation
  6. UK leads call for ICC to investigate Russia’s war crimes
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Lea Tang
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徜徉在極北之海的浪漫主義者。 喜歡鯨豚、地科、文學和貓。