新聞中的科學~隕石來襲！威震千里

2007年時，南美洲秘魯的農地曾遭隕石擊出大洞，當時也造成當地民眾不小恐慌。 （法新社）

俄羅斯中部的的烏拉爾地區，上個月15日發生隕石雨，直徑17公尺、7千噸重的隕石，以每秒5點4萬公里的速度衝進大氣層，在地表30到50公里高空處爆裂，碎裂成千片小碎片砸中建築物，其中1塊墜入了切巴爾庫利湖，還砸出直徑8公尺的大洞。

科學家預估，爆炸釋放出的能量約是50萬噸黃色炸藥，差不多是廣島原爆的30倍威力。

隕石爆炸時引發的震波，震破了5千多棟建築物的玻璃窗，然而有的房子玻璃沒破，但屋內的玻璃罐、盤子卻都破了。短短幾秒間，隕石自我爆炸，建築物的反應也不盡相同，科學家開始用「摩擦燃燒」與「次聲波」等方式來解釋這些現象。

中央大學天文研究所教授陳文屏表示，當隕石掉進大氣後，會先與空氣產生劇烈摩擦，離地表越遠，大氣越稀薄；離地表越近，摩擦力越重，摩擦生熱後就開始燃燒，最後瞬間爆裂，在高空中像散彈槍一樣散射開。

爆炸後產生的震波震破了當地建築物的玻璃，有的連屋頂也被掀開。陳文屏指出，因震動的力量而產生的波都可統稱為震波，如果要具體舉例，那就有點像「掌風」；我們用手揮動空氣來熄滅蠟燭，就是用手擠壓空氣，空氣再產生一股力量把火熄滅。

萬一這股空氣來得很快，相對的壓力就很強；隕石爆裂時會推動氣體，以超音速的速度流動，四周會產生一股壓縮現象，這就是能量非常強的震波。

「爆炸時我們看得到光，聽得到聲響，而人耳聽不到的次聲波也很有威力」，陳文屏說，人耳能聽到的聲波頻率範圍是20赫茲至2萬赫茲，其中頻率低於20赫茲的稱為次聲波（ｉｎｆｒａｓｏｕｎｄ）、高於2萬赫茲的稱為超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）。

陳文屏指出，次聲波的頻率越低、波長越長，穿透力也越大；像是頻率低於1赫茲的次聲波，能傳到幾千以或上萬公里以外的地方，不像一般的聲波，被牆壁等障礙物擋到就穿透不了。

因此，當地有些房子的玻璃窗沒破，空氣進不去，震波還沒辦法破壞到的地方，次聲波卻能穿透牆壁、玻璃，把屋內的玻璃罐、盤子等較脆弱的物品給震破，只不過人耳聽不見，容意忽略到次聲波的存在罷了。

並且，每個物體都有屬於它固定的頻率，像敲碗的聲響跟敲鐘的聲響就不一樣，當頻率相近，物體會互相共振，甚至震破；隕石墜落所發出的次聲波，也會與被震破的玻璃產生共振效應。

隕石樣貌差異大，這塊剖面像牛軋糖的隕石是掉在美國德州。 （路透）

俄羅斯隕石碎片中傷千人，但也有隕石碎片愛好者，正忙著上網登廣告購買隕石碎片，還有民眾願意付30萬盧布（約台幣29萬元）購買，引發「淘隕石潮」。清華大學天文研究所教授張祥光說，「其實每天都有1百萬公噸的外太空物質，被地心引力吸引，掉進地球。」且隕石的主要成分多是矽與鐵，都是地球上看得到的元素。

張祥光表示，俄羅斯科學家分析這些隕石碎片，發現這些石塊的成分含橄欖石、亞硫酸鹽，約有10％是鐵。他還說，掉落在地球上的隕石大概分成兩類，不是矽酸鹽礦物組成的石隕石，就是鐵與鎳組成的鐵隕石，「這些元素地球都有，頂多就是元素分布的比例不一樣。」

張祥光說，這些來自外太空的物質，大部分的在進入到地表前，就跟大氣起作用，還來不及掉到地面，就在天空中燃燒殆盡，放射出光線，拉出長長的尾巴，這類稱為「流星」；而這次掉進俄羅斯的隕石，雖然它在墜落的途中有跟大氣起作用、爆炸燃燒，但最後它沒有被燒光，還碎成上千個石頭，掉到地表上，這種則稱為「隕石」。

另外，張祥光還說，像「極光」也是外太空物質進入地球後的一種自然現象。

他解釋，極光是地球周圍一種大規模放電的過程，來自外太空的帶電粒子在到達地球附近後，會受到地球磁場的吸引，順著地球的磁力線往南、北極跑。當這些粒子進入極地的高層大氣時，會與大氣中的原子、分子碰撞，產生光芒，形成極光。

高緯度容易中彈？「掉哪是隨機」

1908年6月30日俄羅斯通古斯加河附近的上空也發生過隕石爆炸事件，當時還焚毀了8千萬顆樹。這次俄羅斯烏拉爾地區又發生隕石墜落，不少人懷疑是否高緯度地區較容易「中彈」，對此清大天文研究所教授張祥光說，「地球有三分之二都是海洋，俄羅斯的國土又占陸地的八分之一，隕石掉到哪都是隨機。」

張祥光指出，直徑達十多公尺大的隕石墜落事件很少發生，發生頻率約是每一百年一次，最近兩次巨型的隕石墜落雖然都發生在俄羅斯，但並非是緯度比較高才比較容易「中彈」。

張祥光解釋，地球有三分之二是海洋，大部分掉落在海洋的隕石「我們較難察覺」，而且俄羅斯又占了全球陸地面積的八分之一，隕石墜落在那的運氣也比較高，並且隕石也很常掉在美國，都是因為占地較廣的關係。另外，隕石也曾墜落在低緯度的古巴。

隕石墜落跟原子彈爆炸都會發出次聲波，日前俄羅斯隕石墜落，位於全球60處的核爆監測網，有17個監測站都測到了次聲波反應。

中央大學天文研究所教授陳文屏表示，低頻的次聲波雖然人耳聽不到，但在自然界卻很常出現，像地震、火山爆發、隕星墜落及強烈的海浪，都會產生次聲波；而原子彈爆炸時的聲響也會產生次聲波，威力強大，還會傳播數千里遠。

陳文屏說，全面禁止核試驗組織（Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization, CTBTO）為了預防核武國家自行試爆原子彈，就利用原子彈爆炸會產生次聲波的原理，在格陵蘭島、南極洲、俄羅斯堪察加半島等地設置了60個監測站，並於2001年啟用了監測網，讓任何在大氣層內人為試爆的原子彈都不會被忽略。

陳文屏還說，上次監測到的大規模爆炸是在2009年，印尼蘇拉威西島上的超火星流。