彗木相撞(苏梅克-列维9号彗星撞击木星事件)

彗木相撞

苏梅克-列维9号彗星撞击木星事件

彗木相撞，指1994年7月17日，苏梅克—列维9号彗星与木星发生相撞的事件。

1994年7月，苏梅克－列维9号彗星与木星相撞，这是自望远镜发明以来，人类首次预测、观察到的大规模天体相撞奇观。在17日凌晨4时15分至22日上午8时12分这5天多时间里，苏梅克－列维9号彗星的20多块碎片接连不断地撞向木星，彗星碎片与木星大气层摩擦产生的万余摄氏度高温使彗星碎片化为乌有，爆炸时的气体和尘埃形成庞大蘑菇云，引发木星风暴和磁暴。当所有碎片依次撞进木星639亿平方千米的巨大表面后，木星上留下8个直径1万千米以上的创面，成为识别木星的新标志。

观测

1993年3月24日，美国天文学家尤金·苏梅克和卡罗琳·苏梅克以及天文爱好者戴维·列维，利用加利福尼亚州帕洛玛天文台的46厘米天文望远镜发现了一颗彗星，遂以他们的姓氏命名为苏梅克－列维9号彗星。这颗彗星被发现一年零两个多月后，于1994年7月16日至22日，断裂成21个碎块，其中最大的一块宽约4公里，以每秒60公里的速度连珠炮一般向木星撞去。

事件发生期间，苏梅克-列维9号彗星的碎片相继进入木星的大气层，美国航空航天局使用了多个太空望远镜对该事件进行观测。伽利略号飞船拍摄到彗星撞击的一刻，该飞船的拍摄位置相较于陆基望远镜更具优势；与伽利略飞船相呼应的是旅行者2号探测器，其距离木星大约37亿英里（接近60亿公里），主要通过紫外光谱和行星射电观测仪对该事件进行观测。

原因

命名为“苏梅克-列维9”（SL9）号的这颗彗星，是在几十年前被木星的引力捕获而进入绕木星运行的轨道的；天文学家经过观测与计算，揭示了SL9已进入太阳系相当长一段时间这一事实。彗星直径约10公里，质量约5000亿吨。1992年7月8日，当它运行到近木点时（距木星表面11万多公里），由于受到木星引力作用产生的潮汐力的作用，被撕裂瓦解成6个大块、15个中块和一些小碎片。最大的直径约4000米，平均直径2000米。木星不仅瓦解了彗星SL9，还显著改变了其轨道。在SL9被发现后不久，天文学家们便作出了精确的预报，不仅指出其与木星的碰撞不可避免，还预测了具体的撞击时间及撞击位置。

在其向太阳系内层行进的过程中，SL9于1992年7月8日抵达了距离木星中心约11万千米的位置，考虑到木星半径约为7万千米，这一距离显得尤为接近。木星的强大引力毫不留情地瓦解了如此近距离的SL9。直至1993年3月，苏梅克夫妇与利维先生观测到SL9时，它已至少分裂成21块碎片，这些碎片排列成一线，总长度超过16万千米，形成了壮观的景象，被形象地比喻为“一列在太阳系空间中疾驰的长长列车”，亦有人称之为“宇宙中的长项链”。

过程

1994年7月17日4时15分，“SL9”的第21号（A）碎块以每小时21万公里的速度第一次落入木星大气层。最后一块碎块（W）在7月22日16时过后不久撞击木星。

在6天的时间内，绵延500万公里的“SL9”21块碎块，相继先飞过木星南极洲，再撞击木星南纬44~45度地区。在经过木星大气平流层时，温度急激升高到3万摄氏度，周围的大气被加热到3.4万摄氏度。在7秒钟内在木星大气层中穿行400公里，发生爆裂，彗星物质分裂成单个分子和原子。五彩缤纷的蘑菇云上升至千公里高空，出现直径千百公里的大火球（炽热的高温冲击波），持续时间1~2分钟。然后向四周扩散并冷却，一般10多分钟后在木星表面形成上万公里直径的暗斑（有说是升起的气体云团，有说是木星上层大气的窟窿），有的比木星大红斑还大，达3万公里，是地球体积的3倍。几十小时甚至几个月才能消退。有的科学家预计，爆炸后随气体上升的尘埃，可能形成一个新的木星环。

撞击时产生了巨大的闪光。如最后一块碎块撞击闪光的亮度，是木星南极洲极冠亮度的400倍。但由于距离遥远（距地球7.7亿公里），在地球上看到的闪光，只相当于几公里之外的一支烛光一亮。而且，由于撞击点在背向地球的一面，除伽利略号木星探测器朱诺号木星探测器之外，地面上只能观察到木星的卫星和木星环的反射闪光。撞击后1.5小时，通过木星的自转，撞击点才进入地球人类的视域。约每隔10小时可以看到一次撞击点的情况。

撞击时，每块碎块释放的能量，原来估计相当于10亿吨三硝基甲苯的能量，相当于10万颗投向广岛的原子弹，比目前最大的氢弹大1万倍。实际上，直径2公里以上的碎块，撞击木星的爆炸能量相当于3~5亿颗1993年3月23日，休·梅克夫妇（Eugene Shoemaker和Carolyn Shoemaker）及利维（D. Levy）在帕洛玛山天文台用0.46米施密特望远镜搜索近地小行星时对木星方向拍了三张照片。

3月25日，卡露琳在检查这三张底片时发现木星旁有个“压扁的彗状物”，并通知了加利福尼亚大学的斯科蒂（J. Scotti）。

3月26日，斯科蒂用基特峰天文台的0.91米空间监测望远镜证实休梅克夫夫妇及利维的发现，发现它是个至少分裂成5块碎片的彗星，即苏梅克－列维9号彗星。

3月–7月，基特峰天文台2.2米望远镜多次观测SL9彗星，发现它已分裂成17块碎片，在天空中形如天空项链或空中列车。这是人类第一次见到分裂成如此之多的彗星。

5月末，Syuichi Nakano和布莱恩·马斯登（B. Marsden）根据理论计算指出，SL9彗星曾在1992年7月距木星不到5万公里，即进入木星的洛希极限以内，被木星潮汐力所碎裂。

7月1日，哈勃空间望远镜对sl9进行第一次观测，发观彗星核已碎裂。在哈勃空间望远镜维修以后的观测中，发现已有21块碎片。每块的直径不大于4公里。这21块碎片按从东到西方向的排列依次命名为A=21，B=20，C=19，……，U=3，V=2.W=1。

8月以后，美国喷气推进实验室的萨卡尼娜（Z. Sekanina）、叶奥曼斯（D. Yeomans）和齐奥达斯（P. Chodas）根据SL9发现以来的156次观测进行计算，得出四条结论：①苏梅克－列维9号彗星至少从1970年起就已绕木星旋转；②SL9彗星在1992年7月8日经过近木点时从离木星表面4300公里通过，即在木星的洛希极限之内，而被木星碎裂；③第一次预报它将于1993年8月通过远木点，并于1994年7月18日与木星相撞，撞击点落在木星背向地球一侧南纬44°之处，撞击时彗星速度约为60公里/秒，届时地木日夹角为11°，撞击点-木星-地球夹角约为95°，从地球上不能直接见到撞击过程；④从计算得出苏梅克－列维9号彗星碎裂前的直径约10公里。另一些理论学家得出彗核碎片的密度低于每立方厘米0.8克。

1994年1月中旬，全世界12个天文台的200多位天文学家在美国马里兰大学召开SL9专业讨论会，会上成立“彗星碰撞联测网实验计划”。除地面望远镜投入观测外，还有哈勃空间望远镜（看不见撞击点）进行成象和光谱观测，位于离木星2.3万亿公里远处的伽利略卫星（可看见撞击点，飞船-木星-彗星撞击点夹角51°）进行成象观测，以及远在61亿公里远的旅行者2号探测器（可看见撞击点）进行紫外和射电观测。哈勃望远镜观测到每个碎片在反太阳方向的尘埃彗尾。

4月18日，我国在南京召开SL9（1993e）与木星相撞事件的学术研讨会，会上成立SL9彗星观测网联合协调小组。投入观测的光学仪器有2.16米和1.56米光学望远镜，1.20米红外望远镜，1米光学望远镜；两架25米射电望远镜（厘米波段）和两架工作于10米段射电望远镜等。

1994年4月以后，S1.9与木星碰撞的预报精度从天改进到5至6分钟。第一次碰撞的预报时间为7月16日19时54分（世界时，下同），最后一次碰撞发生于7月22日7时56分。碰撞带位于木星南纬43°至45"，碰撞速度为60公里/秒，每块碎片碰撞时将产生1021~104焦能量。哈勃空间望远镜还发现，在21块碎片中P=8号和Q=7号碎片各已分裂成两个碎片P=8a、P2=8b，Q=7a、Q2=7b.其中8b又分裂成8b1、8b2，以后8a、10、13号消失，4、5、8号周围出现尘埃雾状物，这是彗星核蒸发和抛射物质的结果。除去消失的碎片，加上碎片的分裂，撞击前仍观测到21个碎片，但“失踪”的M=10碎片与木星的碰撞仍为某些天文台观测到。撞击前彗星占天空长度18角分，相当于400多万公里。

7月16日20时15分，哈勃空间望远镜观测到A碎片撞击木星后产生的火球。

7月17日2时50分，智利拉斯堪柏纳台观测到B碎片撞击木卫一后产生的闪光。

6时24分，澳大利亚国立大学赛丁斯普林天文台观测到C碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

11时55分和12时整，澳大利亚国立大学赛丁斯普林天文台观测到D碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

15时18分，南极洲红外探测器观测到E碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

7月18日零时28分，未观测到F碎片的碰撞，但在E斑附近观测到F羽毛状。

7时33分，澳大利亚国立大学赛丁斯普林天文台观测到G碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

19时32分，伽利略飞船对H碎片的撞击过程进行了直接观测。

7月19日10时25分，日本冈山天体物理台观测到K碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

22时17分，伽利略飞船对L碎片的撞击过程进行直接观测。

7月20日6时13分，墨西哥国家天文台观测到M碎片撞击木星后产生的边缘闪光。

10时35分，澳大利亚国立大学赛丁斯普林天文台观测到N碎片撞击木星后产生的边缘闪光。