论文部分内容阅读
1994年，太阳系里的一颗彗星被木星轨道抓住后就一直绕着木星转，轨道则不断衰减。当木星引力大过彗星自己抓住自己的引力时，便把彗星拉成碎片。这些碎片有的继续绕着木星转，有的落到木星上。最大一个碎片坠落打出的疤痕，有好几个月的时间都出现在木星表面上。
发生这件大事后，人类才恍然大悟：“形成星球后遗留下的小行星在太空中到处跑，地球也在太空中跑，太空中处处枪林弹雨!”能证明这种现象的证据非常多，例如月球表面坑疤很多，少数是早年的火山，其他绝大多数是小行星打出来的陨石坑。小行星表面上都是洞，因为它打人家，也被别人打。就连体积是地球千倍大的木星，也被小行星打得伤痕累累。
研究小行星成为显学
彗星撞木星后，原本冷门的小行星变成显学。彗星、小行星都是小天体，只是彗星里面的冰块比较多，小行星里面的岩石、金属类化合物比较多。彗星里面的冰块和石头一样是固体，若从远方看岩石与冰块，因为都会反光所以无法分辨，只有在彗星跑到接近太阳附近，受到阳光照耀，冰块蒸发形成气体，包在彗星外面，经由太阳风一吹变成“尾巴”后才能判断。彗星每绕行太阳一次，外面的冰块就去掉一层，绕很多趟以后外层就没有了。
人类想研究小行星的原因有两个。一是小行星在46亿年前和地球一起诞生，直到现在都没有产生大变化。地球不一样，它体积较大，有地表，有板块运动，有地热，有生命，有演化，地球现在的样子已经不是刚出生时的模样了。因此研究小行星等于研究46亿年前地球刚诞生时的情形。
另一原因是小行星可能撞地球，这是人类文明生死存亡的大事。撞击事件一再发生
太空中的小天体掉进地球大气层，我们称它为流星。所有从太空中飞进来的小天体，经过大气层摩擦生热后，会因为释放能量而发光。
彗星是一大堆碎石、冰块，靠着万有引力勉强把自己抓在一起，因此在太空运行时零零落落，碎块也洒在轨道上。如果彗星刚过去，碎块还没有完全散开，地球又刚巧通过这个区域，那几个晚上捧进地球大气层的东西就特别多，我们称那种现象为流星雨，一年中大概有10～12次。再大一点像拳头一样大的东西掉到地球，经过大气层仍会摩擦成为明亮的流星，而没有摩擦完的掉到地球上称为陨石，并在地表形成陨石坑。
小行星、流星、彗星、流星雨及陨石虽然有不同的名称，其实都是类似的小天体。小天体与地球相撞，首先与大气接触产生震波，同时发出明亮光芒，并在地面撞击出陨石坑。例如美国亚利桑那州有个深度约17 m、直径约120 m的大陨石坑，称为巴林杰陨石坑，是约5万年前由1颗直径约5 m的陨石撞击造成的。
若是更大天体的撞击，甚至可能造成极大规模的破坏，例如6 500万年前的天体撞击，使得地球上包括恐龙在内的生物大量灭绝。在众多小天体中，凡接近地球且其轨道会让它和地球产生近距离接触的，就是我们担心的近地小天体。这些近地小天体有许多种类，比较危险的是体积大，轨道与地球轨道交错，而且与地球最近距离小于0.05 Au(地球与太阳之间的平均距离是1 Au)的，我们称它为“具潜在危险天体”。
挖空心思，迎战近地天体
布什总统在2005年签署“搜查近地天体法案”，要求美国航天总署(NASA)在法案生效后1年内，提出“分析清点近地天体方法”、“建议方案和估计预算”及“近地天体改道方案”。NASA当时设定的目标是：15年内把直径大于14 m，近日点小于1.3 Au的近地天体侦测出来，看它们的轨道是什么，并进行侦测、追踪、建档，而且要达到90％的完整性。
这个工程相当艰巨，因为小天体受到众多天体的影响，轨道极不稳定，更何况它还有自己的动力。例如：彗星被阳光照射后里面变得很热，内部喷发的气流喷出后使得彗星倒退，就像火箭一样会产生反作用的推动力量，因此它们的轨道很难估算。面对这些难题，美国航天总署想到的做法是：找到任何小天体都要跟踪它，看它几年内怎么运动，再推测100万年内它会怎么动。这样的做法依然相当艰难，因为在过程中有许多不确定的因素。
2006年3月，美国航天总署向国会报告了目前构想出来对付近地天体的方法。第一种方法是炸掉它，可使用传统炸弹轰炸，不过这个方法没有用，只能炸到表皮：或者使用核弹进行深层引爆，这个方法破坏效果可以大一些：或者用撞击，这个方法最快
小天体不大，如果推算25年后会撞到地球，就送出宇宙飞船去撞，但是该放多少炸药?放在哪里?罩门在哪里?依然是个难题!因为不知道彗星中间是什么结构，而且谁去放?怎么放?万一炸成功，可能会像霰弹枪一样，对地球威胁更大!这是因为东西变小以后，截面积变大，杀伤力更强，若无法控制它怎么分裂，说不定更危险。
第二种方法是把它融化掉，他们想出几种做法。例如用阳光聚焦把彗星蒸发掉，再利用火箭产生的蒸气把它推走。或者用激光脉冲蒸发彗星表面的物质，让它汽化，产生推力推走，这种方法的效果很慢。
第三种方法是让彗星缓缓改变轨道。例如：朝向小行星发射火箭，令火箭黏住小行星，再用火箭喷气把它推走，这是“愚公移山”的做法。每次只要推一点就好，如果时间够久或许能推走，但在技术上非常困难，因为火箭喷气必须推到重心才有“推动”效果，否则只会造成天体“打转”而已。美国科学家正在研发这样的技术，就算克服了这些问题，接下来还有一个更关键的问题就是：就算知道方法，需要多久备战时间呢?
了解彗星结构与罩门
小天体中最令人担心的是彗星。彗星大多具有非常狭长的椭圆轨道，多半时间距离太阳与地球很遥远，一旦被发现，它已经在我们周围，而且速度非常快。根据刻卜勒行星运动定律：距离太阳近的时候，速度比较快，离心力才足够与星体的万有引力保持平衡。相对的，在彗星离太阳遥远时，速度就慢得多。换句话说，彗星接近太阳时是速度最快、杀伤力最强的时候，很多新彗星被发现后，大约半年后就到达太阳附近。果真如此，我们就只有6个月预警时间，根本来不及做任何防撞措施。
为了解彗星的结构和罩门，美国航天总署2005年1月发射的宇宙飞船在同年7月4日抵达“谭普一号”彗星，随即释放370 Kg子船“撞击号”自行导引以36 000 km／h的速度撞向彗星，预期产生深度达几米到几十米的坑洞，以便研究彗星表面尘埃与气体喷出的情形，据以推断内部结构。母船“飞掠号”在撞击后改变轨道，以500 km近距离观察撞击结果，并把讯息传回地面。
未来几年太空计划中最刺激的任务应该就是探测小天体，例如登陆彗星表面，这个任务很艰巨，因为彗星的万有引力非常小，不容易登陆，但可在彗星表面钻探来了解彗星结构。
眼光朝上，侦测天敌
美国国家地理学会曾在1950年代出资拍摄全天空照片，他们认为，“认识我们所在之处，不仅止于地面，还包括太空”。这句话令大家对地理有了广义的认知。1960年，当时最新的红外线军事技术刚出未久，美国空军就做了全天空的红外线侦察。一方面作为军事侦察人为红外线来源(例如飞弹)的依据，另一方面则清点有哪些天体发射红外线辐射，这是红外天文学的开端。美国空军的眼光不只向下侦察敌人，也朝上侦察来自太空的天敌，这种把领空从大气层延伸到太空的概念，令人体会深刻。
总的来说，我们生存的地方是一个动态宇宙，地球被撞是迟早的事。目前我们仍不知道下次大型撞击何时发生，也不知道损害有多大，但是已经开始想办法，人类文明应该比恐龙更有招架能力才对!
发生这件大事后，人类才恍然大悟：“形成星球后遗留下的小行星在太空中到处跑，地球也在太空中跑，太空中处处枪林弹雨!”能证明这种现象的证据非常多，例如月球表面坑疤很多，少数是早年的火山，其他绝大多数是小行星打出来的陨石坑。小行星表面上都是洞，因为它打人家，也被别人打。就连体积是地球千倍大的木星，也被小行星打得伤痕累累。
研究小行星成为显学
彗星撞木星后，原本冷门的小行星变成显学。彗星、小行星都是小天体，只是彗星里面的冰块比较多，小行星里面的岩石、金属类化合物比较多。彗星里面的冰块和石头一样是固体，若从远方看岩石与冰块，因为都会反光所以无法分辨，只有在彗星跑到接近太阳附近，受到阳光照耀，冰块蒸发形成气体，包在彗星外面，经由太阳风一吹变成“尾巴”后才能判断。彗星每绕行太阳一次，外面的冰块就去掉一层，绕很多趟以后外层就没有了。
人类想研究小行星的原因有两个。一是小行星在46亿年前和地球一起诞生，直到现在都没有产生大变化。地球不一样，它体积较大，有地表，有板块运动，有地热，有生命，有演化，地球现在的样子已经不是刚出生时的模样了。因此研究小行星等于研究46亿年前地球刚诞生时的情形。
另一原因是小行星可能撞地球，这是人类文明生死存亡的大事。撞击事件一再发生
太空中的小天体掉进地球大气层，我们称它为流星。所有从太空中飞进来的小天体，经过大气层摩擦生热后，会因为释放能量而发光。
彗星是一大堆碎石、冰块，靠着万有引力勉强把自己抓在一起，因此在太空运行时零零落落，碎块也洒在轨道上。如果彗星刚过去，碎块还没有完全散开，地球又刚巧通过这个区域，那几个晚上捧进地球大气层的东西就特别多，我们称那种现象为流星雨，一年中大概有10～12次。再大一点像拳头一样大的东西掉到地球，经过大气层仍会摩擦成为明亮的流星，而没有摩擦完的掉到地球上称为陨石，并在地表形成陨石坑。
小行星、流星、彗星、流星雨及陨石虽然有不同的名称，其实都是类似的小天体。小天体与地球相撞，首先与大气接触产生震波，同时发出明亮光芒，并在地面撞击出陨石坑。例如美国亚利桑那州有个深度约17 m、直径约120 m的大陨石坑，称为巴林杰陨石坑，是约5万年前由1颗直径约5 m的陨石撞击造成的。
若是更大天体的撞击，甚至可能造成极大规模的破坏，例如6 500万年前的天体撞击，使得地球上包括恐龙在内的生物大量灭绝。在众多小天体中，凡接近地球且其轨道会让它和地球产生近距离接触的，就是我们担心的近地小天体。这些近地小天体有许多种类，比较危险的是体积大，轨道与地球轨道交错，而且与地球最近距离小于0.05 Au(地球与太阳之间的平均距离是1 Au)的，我们称它为“具潜在危险天体”。
挖空心思，迎战近地天体
布什总统在2005年签署“搜查近地天体法案”，要求美国航天总署(NASA)在法案生效后1年内，提出“分析清点近地天体方法”、“建议方案和估计预算”及“近地天体改道方案”。NASA当时设定的目标是：15年内把直径大于14 m，近日点小于1.3 Au的近地天体侦测出来，看它们的轨道是什么，并进行侦测、追踪、建档，而且要达到90％的完整性。
这个工程相当艰巨，因为小天体受到众多天体的影响，轨道极不稳定，更何况它还有自己的动力。例如：彗星被阳光照射后里面变得很热，内部喷发的气流喷出后使得彗星倒退，就像火箭一样会产生反作用的推动力量，因此它们的轨道很难估算。面对这些难题，美国航天总署想到的做法是：找到任何小天体都要跟踪它，看它几年内怎么运动，再推测100万年内它会怎么动。这样的做法依然相当艰难，因为在过程中有许多不确定的因素。
2006年3月，美国航天总署向国会报告了目前构想出来对付近地天体的方法。第一种方法是炸掉它，可使用传统炸弹轰炸，不过这个方法没有用，只能炸到表皮：或者使用核弹进行深层引爆，这个方法破坏效果可以大一些：或者用撞击，这个方法最快
小天体不大，如果推算25年后会撞到地球，就送出宇宙飞船去撞，但是该放多少炸药?放在哪里?罩门在哪里?依然是个难题!因为不知道彗星中间是什么结构，而且谁去放?怎么放?万一炸成功，可能会像霰弹枪一样，对地球威胁更大!这是因为东西变小以后，截面积变大，杀伤力更强，若无法控制它怎么分裂，说不定更危险。
第二种方法是把它融化掉，他们想出几种做法。例如用阳光聚焦把彗星蒸发掉，再利用火箭产生的蒸气把它推走。或者用激光脉冲蒸发彗星表面的物质，让它汽化，产生推力推走，这种方法的效果很慢。
第三种方法是让彗星缓缓改变轨道。例如：朝向小行星发射火箭，令火箭黏住小行星，再用火箭喷气把它推走，这是“愚公移山”的做法。每次只要推一点就好，如果时间够久或许能推走，但在技术上非常困难，因为火箭喷气必须推到重心才有“推动”效果，否则只会造成天体“打转”而已。美国科学家正在研发这样的技术，就算克服了这些问题，接下来还有一个更关键的问题就是：就算知道方法，需要多久备战时间呢?
了解彗星结构与罩门
小天体中最令人担心的是彗星。彗星大多具有非常狭长的椭圆轨道，多半时间距离太阳与地球很遥远，一旦被发现，它已经在我们周围，而且速度非常快。根据刻卜勒行星运动定律：距离太阳近的时候，速度比较快，离心力才足够与星体的万有引力保持平衡。相对的，在彗星离太阳遥远时，速度就慢得多。换句话说，彗星接近太阳时是速度最快、杀伤力最强的时候，很多新彗星被发现后，大约半年后就到达太阳附近。果真如此，我们就只有6个月预警时间，根本来不及做任何防撞措施。
为了解彗星的结构和罩门，美国航天总署2005年1月发射的宇宙飞船在同年7月4日抵达“谭普一号”彗星，随即释放370 Kg子船“撞击号”自行导引以36 000 km／h的速度撞向彗星，预期产生深度达几米到几十米的坑洞，以便研究彗星表面尘埃与气体喷出的情形，据以推断内部结构。母船“飞掠号”在撞击后改变轨道，以500 km近距离观察撞击结果，并把讯息传回地面。
未来几年太空计划中最刺激的任务应该就是探测小天体，例如登陆彗星表面，这个任务很艰巨，因为彗星的万有引力非常小，不容易登陆，但可在彗星表面钻探来了解彗星结构。
眼光朝上，侦测天敌
美国国家地理学会曾在1950年代出资拍摄全天空照片，他们认为，“认识我们所在之处，不仅止于地面，还包括太空”。这句话令大家对地理有了广义的认知。1960年，当时最新的红外线军事技术刚出未久，美国空军就做了全天空的红外线侦察。一方面作为军事侦察人为红外线来源(例如飞弹)的依据，另一方面则清点有哪些天体发射红外线辐射，这是红外天文学的开端。美国空军的眼光不只向下侦察敌人，也朝上侦察来自太空的天敌，这种把领空从大气层延伸到太空的概念，令人体会深刻。
总的来说，我们生存的地方是一个动态宇宙，地球被撞是迟早的事。目前我们仍不知道下次大型撞击何时发生，也不知道损害有多大，但是已经开始想办法，人类文明应该比恐龙更有招架能力才对!