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1990年10月13日掠地流星體

1990年10月13日，估計質量44公斤的EN131090流星體從捷克斯洛伐克和波蘭上空衝進地球大氣層，並在數秒後返回太空。人類極少發現此類天體活動，上一次使用科學天文儀器發現還是1972年而且只有單個地點紀錄，這次是相隔一定距離的兩地，這樣科學家才能利用數據計算天體軌道等特徵。EN131090靠近地球後軌道變化顯著，質量、外層結構等物理特徵也有小幅變更。

1990年10月13日掠地流星體
1990年10月13日掠地流星體（紅色箭頭所指斜線，位於極星右側）的全天候照片，左側亮白色部分是月球路徑，攝製地點是捷克斯洛伐克紅山
日期1990年10月13日，​34年前​（1990-10-13）
時間世界時03:27:16±3
持續時間9.8秒[1]
地點捷克斯洛伐克、波蘭
座標49°03′00″N 17°39′00″E / 49.050°N 17.650°E / 49.050; 17.650 (開始)（開始）
52°40′59″N 17°04′01″E / 52.683°N 17.067°E / 52.683; 17.067 (結束)（結束）
類型普通球粒隕石
首個報道者彼得·普拉韋克、帕維爾·克拉塞克、露西·布利奇科瓦
拍攝歐洲掠地火球觀測網（英語：European Fireball Network）

觀測

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根據捷克獨立觀察員，天文學家彼得·普拉韋克（Petr Pravec）、帕維爾·克拉塞克（Pavel Klásek）、露西·布利奇科瓦（Lucie Bulíčková）發佈的視覺觀測報告，明亮的EN131090流星體是世界時03:27:16±3出現[注 1]，火球從南向北移動，持續十秒後消失[2]。

流星體經過的大部分數據是由歐洲掠地火球觀測網（英語：European Fireball Network）相機拍攝獲得，這是人類歷史上首次用分隔兩地的相機拍到掠地火球。兩處地點都裝有全天候魚眼鏡頭，分別在紅山（Červená hora）和斯夫拉托奇（Svratouch），都是今捷克共和國境內。憑藉兩地數據，科學家能用幾何法算出流星體軌道。[2]

紅山拍下的影像別具價值，記錄火球從南地平線上方51°出現、經過天頂以西僅一度，最後在北地平線以上約19°消失的移動軌跡，跨越約110°（約60%）天空。相機配有旋轉快門，每秒中斷曝光12.5次並分割捕獲的火球軌跡，便於科學家判斷流星體速度。火球移動路線最後四度的角速度低於儀態解像度下限。[2]斯夫拉托奇的影像只測得約15°軌跡，從西北地平線上30°開始，拍下的火球亮度微弱，但數據仍然足以應付計算[2]。

戈特弗雷德·克里斯滕森（Gotfred M. Kristensen）在丹麥豪德魯普（Havdrup）用連接無線電接收機的圖表記錄儀發現EN131090，記錄從世界時03:27:24±6開始[注 1]，共持續78秒[3]。

數據

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歐洲掠地火球觀測網相機拍下流星體在捷克斯洛伐克和波蘭上空部分軌跡

與美國和加拿大上空的1972年白日大火球相比，1990年10月13日的掠地流星體非常溫和。火球在捷克斯洛伐克烏赫爾布羅德北側出現，高度103.7公里，最近時是在波蘭弗羅茨瓦夫西北方向，離地球尚有98.67公里[注 2]，最後在波蘭波茲南北面、離地100.4公里高度消失。使用觀測儀器應該還能看到火球抵達波羅的海南部上空，在110公里高空消失。[2]

流星體的絕對星等（即天體位於觀察者天頂正上方一百公里時的視星等）約為−6，從出現到消失的變化幅度不大。火球持續9.8秒，移動距離409公里，平均每秒47.74公里[注 3]，而且速度也沒有明顯變化[5]。捷克斯洛伐克奧德熱幽夫天文台的吉里·波羅維奇（Jiří Borovička）和茲德涅克·采普萊哈（Zdeněk Ceplecha）估計，EN131090抵達近地點時（即離地球最近時），與大氣摩擦產生的減速度只有每二次方秒1.7米，速度每秒只減慢12米（不到0.03%）[2]。估算值與奧爾森（D. W. Olson）、杜切爾（R. L. Doescher）和沃森（K. M. Watson）在西南德克薩斯州立大學採用計算機模擬得出的數值基本吻合，計算機模擬所測減速度是每二次方秒不到半米，僅靠近近地點的幾秒例外[6]。每秒僅12米的減速度，按地球參考框架計算動能比能損失為每千克50萬焦耳，轉變成熱能（可能還有聲能）。受地心引力影響，天體靠近地球後的幾小時內速度向量變化通常要用每秒多少公里為單位計量（見#軌道章節）。

計算機模擬還算出掠地火球的瞬時視星等。模擬過程從離地約250公里處開始和結束，前後都遠超歐洲掠地火球觀測網能夠觀察的時間段。流星體初使視星等只有+5.7，接下來很快變亮。軟件顯示攝像機拍到時流星體為−5.7視星等，近地點時−6.3視星等。此後火球逐漸暗淡，攝像機最後拍到圖像時是−5.4視星等，最後計算數值是+6.0視星等，此時流星體離地257公里。程序採用簡化推定計算視星等，假定流星體發光效能一直不變，所以上述數據不能保證準確。[6]初始視星等接近肉眼觀測極限。肉眼要看到+6視星等的暗淡恆星需夜間在理想大氣條件下（例外距大城市至少150公里的鄉村且無雲層遮擋）觀測，+5.7視星等亮度接近天王星。EN131090最亮時比金星最高亮度還要亮幾倍。[7]

1990年10月13日掠地流星體數據
參數[5] 出現 近地點 消失
速度[注 3] 每秒41.74公里 每秒41.74公里 每秒41.74公里
高度 103.7公里 98.67公里 100.4公里
坐標 49°03′00″N 17°39′00″E / 49.050°N 17.650°E / 49.050; 17.650 (出現) 51°21′00″N 17°18′00″E / 51.350°N 17.300°E / 51.350; 17.300 (近地點) 52°40′59″N 17°04′01″E / 52.683°N 17.067°E / 52.683; 17.067 (消失)
絕對星等 −5.6 −6.2 −6.1
視星等[6] −5.7 −6.3 −5.4

物理特徵

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EN131090屬一類掠地火球[2]，即普通球粒隕石[8]。根據測得的絕對星等和速度，流星體進入地球大氣層時質量為44公斤[2]。從已知普遍球粒隕石的推積密度（H和L組普遍球粒隕石均為每立方厘米3.4±0.15克，LL組每立方厘米3.29±0.17克[9]）可以算出流體星直徑約28.5至30厘米，靠近地球期間質量損失約350克[2]。計算機模擬顯示EN131090是在100.6公里高度、歐洲掠地火球觀測網攝像機拍到火球時開始損失質量，直到離地球215.7公里時止，共持續35秒[6]。流星體表面一度熔化，遠離地球後重新凝固[2]，說明流星體表面形成典型的隕石熔凝殼[1]。

EN131090對地球生命沒有威脅，即便一直朝地面墜掉也會因溫度太高在高空爆炸，只有極少數碎片可能到達地表[10]。

軌道

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EN131090掠過地球大氣層前後的軌道對比

歐洲掠地火球監測網有兩台攝像機拍到EN131090，這樣科學家就能計算得出流星體經過大氣的軌跡，進而算出流星體進入地球大氣層前後在太陽系的軌道[2]。奧德熱幽夫天文台專門觀測流星的捷克天文學家帕維爾·斯普尼（Pavel Spurný、茲德涅克·采普萊哈和吉里·波羅維奇公佈計算過程[1][2][5]。結果表明地球產生的擺力顯著改變流星體軌道，導致遠日點高度（軌道距太陽最遠時的距離）和軌道周期與原始數值相比幾乎下降一半[5]。流星體軌道傾角起初是71.4度，遠離地球後變成74.4度[5]。

軌道特徵[5] 進入大氣層前 離開大氣層後
半長軸 2.72±0.08AU 1.87±0.03AU
軌道離心率 0.64±0.01 0.473±0.009
近日點 0.9923±0.0001AU 0.9844±0.0002AU
遠日點 4.45±0.15AU 2.76±0.07AU
近心點幅角 9.6±0.1° 16.6±0.2°
升交點黃經 19.671° 19.671°
軌道傾角 71.4±0.2° 74.4±0.2°
軌道周期 4.5±0.2年 2.56±0.06年

EN131090遠離地球後的軌道周期是2.5至2.6年，地球軌道周期一年。但因數據不夠精確，還無法判斷下一次EN131090再度掠過地球大氣層會是什麼時候。

類似天體活動

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主條目：掠地火球

流星體經常闖入地球大氣層，但人類很少錄下高層大氣的掠地天體[11]。獲得驗證的第一個可靠記錄流星體應該是1860年7月20日掠過美國紐約州上空[12]。部分文獻把1990這次發現與1972年白日大火球相提並論[1]，後者掠過美國猶他州和加拿大艾伯塔省，是人類科學觀察和研究的第一個掠地火球[11]。1972年的流星體質量比1990年這枚要大上千倍，近地點比1990年流星體近四十公里[1]。科學家利用兩次觀測所獲數據開發計算掠地火球軌跡的方法，此後用來計算2006年3月29日掠過日本上空的流星體軌跡[13]。

註釋

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  1. ^ 1.0 1.1 文獻採用世界時，當地採用歐洲中部時間，比世界時晚一小時。
  2. ^ 人類為地球大氣層確立的邊界是卡門線，離地100公里，EN131090近地時剛剛過線[4]
  3. ^ 3.0 3.1 此處僅代表觀測數據，地心速度（地球軌道速度約每秒30公里，地心速度指天體相對地球的速度）是每秒40.22公里[5]。

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Spurný, P.; Ceplecha, Z.; Borovička, J. Earth Grazing Fireball: Czechoslovakia, Poland, October 13, 1990, 03h 27m 16s UT. WGN, Journal of the International Meteor Organization. 1991-02, 19 (1): 13. Bibcode:1991JIMO...19...13S. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 Borovička, J.; Ceplecha, Z. Earth-grazing fireball of October 13, 1990. Astronomy and Astrophysics. 1992-04, 257 (1): 323–328. Bibcode:1992A&A...257..323B. ISSN 0004-6361. 
  3. ^ Kristensen, Gotfred Møbjerg. Letters to WGN: Fireballs. WGN, Journal of the International Meteor Organization. 1991-04, 19 (2): 29–30 [2021-01-05]. （原始內容存檔於2019-07-01）. 
  4. ^ Dr. S. Sanz Fernández de Córdoba. The 100 km Boundary for Astronautics. Fédération Aéronautique Internationale. 2004-06-24 [2017-06-19]. （原始內容存檔於2017-06-19）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Spurný, Pavel. Recent fireballs photographed in central Europe. Planetary and Space Science. 1994-02, 42 (2): 157–162. Bibcode:1994P&SS...42..157S. ISSN 0032-0633. doi:10.1016/0032-0633(94)90027-2. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 Olson, D. W.; Doescher, R. L.; Watson, K. M. Computer simulation of Earth-grazing fireballs. WGN, Journal of the International Meteor Organization. 1991-04, 19 (4): 130–131. Bibcode:1991JIMO...19..130O. 
  7. ^ The astronomical magnitude scale. International Comet Quarterly (Earth and Planetary Sciences Department at Harvard University). [2021-01-05]. ISSN 0736-6922. （原始內容存檔於2020-07-24）. 
  8. ^ Richardson, James. Fireball FAQs. American Meteor Society. [2021-01-05]. （原始內容存檔於2020-12-23）. 
  9. ^ Wilkison, S. L.; Robinson, M. Bulk density of ordinary chondrite meteorites and implications for asteroidal internal structure. Meteoritics & Planetary Science. 2000, 35 (6): 1203–1213. Bibcode:2000M&PS...35.1203W. ISSN 1945-5100. doi:10.1111/j.1945-5100.2000.tb01509.x. 
  10. ^ Poggson, Ross. Meteors and Meteorites. Australian Museum. 2012-03-19 [2021-01-05]. （原始內容存檔於2020-10-01）. 
  11. ^ 11.0 11.1 Karel A. van der Hucht. Near Earth Asteroids (NEAs): A Chronology of Milestones 1800 – 2200. European Space Agency. 2021-01-01 [2021-01-05]. （原始內容存檔於2021-01-21）. 
  12. ^ Blaschke, Jayme. Texas State astronomers solve Walt Whitman meteor mystery. University News Service. Texas State University. 2010-05-28 [2021-01-05]. （原始內容存檔於2020-11-27）. 
  13. ^ Abe, S.; Borovička, J.; Spurný, P.; Koten, P.; Ceplecha, Z.; Meteor Network Team in Japan. Earth-grazing fireball on March 29, 2006. European Planetary Science Congress 2006. Berlin: 486. 2006-09-18–22 [2021-01-05]. Bibcode:2006epsc.conf..486A. （原始內容存檔於2019-05-28）. 

外部連結

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