离心率是什么意思

1993年3月24日晚,苏梅克夫妇和列维原计划是使用帕洛玛天文台的0.46米口径的施密原由网特望远镜观测近地小天体,但却在一张最新曝光的照片与前几日的对比中,发现了一个移动的光斑,这个偶尔的发现开启了太阳系内最重大的一次事件。

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新发现的天体并没有打乱三位天文学家的工作,因为他们的目的就是寻找近地小型天体,对这种短时间内在天空中移动目标非常感兴趣,但从后续曝光的图像中,他们敏锐的感觉到,这个天体不同寻常!

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首先这个天体可能有多核群,在一个长约50角秒、宽10角秒的区域中显示出多个核心,再有就是非常的是它距离木星很近,不仅是从视角上看,从后续的天体轨迹分析,这是一个罕见的围绕木星运动的天体。

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它的轨道离心率很高,达到了0.9986,什么意思呢?近木点就4万千米,但远木点却高达4900万千米,而追溯这颗天体的轨道,发现它可能是在1970年代被木星俘获的,原本这颗彗星围绕太阳公转,近日点在小行星带内,远日点时靠近木星。

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1960年代~1970年代的某次轨道到远日点时刚好进入了木星的希尔球内,希尔球是一个引力范围的概念,比如地球与太阳的希尔球就是以地球为中心,拉格朗日L1点为半径(150万千米)为半径的范围,进入这个范围内的天体,又没有逃逸地球速度时就会被地球引力俘获,所以月球没有被太阳吸走就是这个原因。

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撞击木星的决定性因素:洛希极限

这个天体就是被发现者命名为苏dhVPrak梅克-列韦9(SL9)的彗星,它被发现之时就碎裂成了几块,因为回溯轨道发现,这颗彗星在1992年7月7日非常接近木星,距离其云顶仅超过40,000公里,从理论上来看这个高度并不会撞击木星,但这是对一个刚体而言。

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什么概念呢?因为在一个天体周围有一个“死亡区域”,这就是洛希极限,什么意思呢?就是在这个区域内运动时会受到主要天体的引力撕扯,变形最后破裂的范围,从流体到刚体的距离是不一样的,比如流体类型的天体,其洛希极限大约是主要天体的半径的2.5倍以上。

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而逐渐从流体转变固态天体乃至刚体时,洛希极限会逐渐缩小,最后位于主要天体的半径内,也就是只有撞上才会碎裂,而这个关键是小型天体和主要天体的密度差,比如地球密度远高于木星,所以地球在撞上木星之前都不会解体(流浪地球中的一个BUG)。

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而SL9彗星比较松散,在4万公里,也就是木星半径7万公里都要小,早已进入了洛希极限,所以解体了,成了很多块,但当时它仍然在绕行木星的轨道上,但根据其轨道测算,它将在近木点时撞入木星,时间则是1994年7月!

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太阳系的视觉盛宴:彗木相撞

这个发现应该是二十世纪天文界最壮观的时刻,首先它撞击的是木星,人类可以围观却对地球没有任何影响,其次则是SL-9的直径高达1.8千米,其撞击能量足以在地球上小型望远镜观测,最后则是人类目睹下的第一次太阳系“交通事故”,显然让全球天文学家为之兴奋。

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地球上的“长短炮”都对准了木星,包括刚刚上天不久的哈勃望远镜,它的“正经”用途是观测星系和研究恒星以及星系甚至宇宙起源的,这回拗不过科学家的热情,也对准了木星,哈勃取得的照片令人震惊。

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1994年5月17日,哈伯望远镜拍摄到的休梅克-利维9号彗星,木星引力将彗星扯碎成21块

从左到右以ABCD...一直编号,天文学家就是这样粗暴简单直接有力,随着撞击日的临近,大家意识到了一个问题,由于地球处在木内行星轨道,而这颗天体是在近木点后相撞的,所以它的撞击点会在背着地球的方向!

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真是太令人遗憾了,千年奇观却因为木星背着地球干坏事而未能如愿,而且此时的伽利略探测器还在路上,谁让它七拐八拐的去金星绕路,结果2年的路程变成了6年,天文学家真是肠子都悔青了,而究其原因则是1986年的挑战者航天飞机爆炸,推迟了发射计划,后来呢又因为经费问题,火箭推力不够,需要金星引力弹弓原由网加速,这一耽搁就是千古恨,1995年12月7日才进入木星轨道。

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此时彗木相撞已经过去了快一年半,黄花菜都凉了!指望不上伽利略探测器,天文学家们只能在相撞的1994年7月中旬开始,用哈勃盯着木星观测:

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第一次撞击发生在UTC时间1994年7月16日20:13,彗星碎片A以60千米/秒的速度撞入木星的南半球,伽利略此时距离木星还有数亿千米,不过好在它的视角与地球终于有所不一样(地球视角只能看到www.58yuanyou.com彗星消失于木星背面),观测到了一丢丢,撞击瞬间检测到一个峰值温度为2.37万度的火球,蘑菇云上升到3000多千米,此时的哈勃看到了“蘑菇云顶层”,真是。

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哈勃只看到一个边缘

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伽利略观测到的闪光

最大的一次撞击发生在UTC时间7月18日07:33(UTC+8就是北京时间),这次撞击的能量大约是6万亿吨TNT当量,大约是10万颗沙皇炸弹的威力,这是地球上威力最大的核弹,各位应该能知道这个威力大致有多厉害了。

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当随着木星自转,这个“撞击坑”转到朝向地球一面时全球天文学家都惊呆了,撞击产生的“黑斑”直径比地球还大,因为木星是一颗气态行星,它没有撞击坑,只有在其表面形成一个木星内部物质被氢、氦等被搅合后的斑点。

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另外撞击后产生的冲击波以450米/秒横扫木星,最大的撞击发生后2小时左右哈勃就观测到强大的“波浪”穿过木星,从哈勃的光谱中,监测到了木星上水的存在,只是比预想的要少一些。

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在射电波段的观测更精彩,因为撞击产生的冲击波带起了带电粒子,在木星磁场中产生了强大的连续波普发射,射电波段观测到的木星比可见光波段要有趣得多。

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而后续的碎块撞击一直持续到7月22日,整整一个多星期,天文学家就像过节一样,从可见光到X波段,甚至在射电波段,而且从最远测伽利略探测器,到空间望远镜再到地面天文台,几乎都盯着木星,生怕漏掉每一个精彩的瞬间。

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这让科学家们搞明白了彗星撞击原来有那么大威力,看来恐龙还真死得不冤,当然大家也是害怕万一这地球要是遭受撞击呢,又会怎样的后果?

SL9撞击地球,会产生怎样的后果?

首先有一点必须要注意,假若SL9在4万千米的高度通过地球时不会碎裂,因为地球的流体洛希极限大约在1.5~2万千米,彗星可以安全通过,所以就没有后续的撞击了。

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另一个则是撞击的速度,彗星撞入木星的速度为60千米/秒左右,因为木星的引力太强大,同样撞击地球就没有那么高速度,估计最多也就10~20千米/秒,其能量大约只有撞击木星的1/9~1/16,这一点当然是好事,尽管SL-9撞击会产生极其巨大的威力,比如其直接杀伤半径将达到:

有效杀伤半径=C爆炸当量^(1/3)

半径单位:公里,C为系数:1.493885,爆炸当量为万吨

大约为1260千米(木星撞击能量),假如按7000亿吨的的能量计算,其直接杀伤半径将变成615.6千米,大约直径1230千米内的一切生物可能会被杀死。

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假如撞击在陆地,冲击波,飞散的碎块将会引发大面积火灾,扬起的尘埃将导致核冬天的效果,无夏之年即刻发生,如果在海洋,那么同样的效果下还会有超大规模甚至千米高度的海啸,如果撞击在两极,那么冰盖融化,地球洋流被破坏,可能会重新进入冰川期。

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当然它还会引发一系列的火山与地震,因为它的能量实在太大,地壳将受到直接冲击,后续的地震带将进入活跃期,火山将会接二连三的喷发,地球在数十年内恐难有宁日,而人类逃过灭绝危机应该是没问题,但损失应该会相当烈。

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要说木星替原由网地球挨了一下,从宏观来看确实没啥错,毕竟太阳系内有木星那么大一个天体也是类似于吸尘器一样的存在,但就这一次撞击而言,SL9本来就是绕木星公转的,不撞木星找谁呢?

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