隕石はなぜ約３０ｋｍの高度で、爆発したのでしょうか

Question

２月にロシアに落下した隕石は、高度約３０ｋｍで爆発している、とのこと。
隕石が地上に衝突して爆発したなら分かり易いのですが、約３０ｋｍの高度で爆発した理由は何でしょうか？

iapetus · Accepted Answer

それは、摩擦というよりも、隕石進行方向前面に掛る、圧搾空気による抵抗に、隕石の躯体が耐えられなり、圧壊され、爆発的に飛び散ることにより起こります。

余談ですが、隕石が強烈な光を放つのも、摩擦というよりも、その圧搾空気による加熱で主に空気がプラズマ化し発光するためです。

隕石のなかには、巨大な岩石や鉄の塊（隕鉄）から構成されていて、破裂することなく地上に直接落下するものもありますが、多くは、様々な大きさの岩石、鉄、氷などが集まって結合した、不均質な構造をしています。

その隕石の落下による高度の低下と共に、空気の密度が上がって、隕石が受ける空気抵抗は急激に大きくなっていきます。
そして、空気抵抗から受ける力が一定の大きさを超えたとき、不均質な構造は脆いため、連結が切れて圧壊し、粉々になります。
すると、飛散した塊の合計表面積が大きくなって、さらにそれぞれが同様に一気に増光し、その一部は気化して爆発的に飛び散るのです。
チェリャビンスクの隕石の場合、ドライブレコーダーの映像の１つが、隕石の発光の始まりから、いきなり増光して数秒後に消え去るまでの一部始終を偶然捉えていますが、その増光した瞬間が、まさにこの爆発な訳ですね。

このときの爆発エネルギーは、広島型原爆の３０倍程度だという試算があって、隕石そのものが超音速で移動する時に発生した衝撃波とも相まって、もし地上近くでこれが起こっていたら、あの被害では済まなかったことでしょう。

manno1966 · Answer

突入角度が浅く、空気との摩擦で高温となった時間がそれなりにありました。
組成は石質隕石でしたので、鉄隕石の様な単一組成の物ではありませんし、熱伝導も大きなものではなかったようです。

この為、空気の摩擦抵抗や膨張率の違い等によりも、脆い所から分解し、大きな幾つかの破片と細かな破片となり、砂粒の様な細かな破片が熱により気化し、その気化が爆発という現象として捉えられたのではないでしょうか。

突入角度が地面と９０度に近い角度だと爆発前に地上にぶつかった可能性も有りますね。

Willyt · Answer

今回の隕石は入射角が非常に小さかったために大気の通過距離が大変長かったことが幸いし、落下前に爆発してくれたのです。それは幸運だったとしかいいようがありません。隕石の入射角が大きい場合には燃え尽きる前に大地に衝突する確率が高くなり、大変危険です。メキシコ湾は大きな隕石が落ちたためにえぐれた跡だと言われています。たぶん大津波が起きたでしょう。

ちなみにはやぶさは入射角度が極度に小さくなるように設計し、これに従ってエンジンを調整したのであのように燃え尽きたのです。逆にあまり小さすぎると今度は大気上をバウンドして飛び去ってしまう危険があったのですよ。その意味ではやぶさの帰還角度は絶妙だったと言えるのです。

TXV12003 · Answer

大気という壁に衝突して爆発したのです。
ツングースカの爆発も彗星が上空で爆発したようです。

隕石はなぜ約３０ｋｍの高度で、爆発したのでしょうか

それは、摩擦というよりも、隕石進行方向前面に掛る、圧搾空気による抵抗に、隕石の躯体が耐えられなり、圧壊され、爆発的に飛び散ることにより起こります。

突入角度が浅く、空気との摩擦で高温となった時間がそれなりにありました。

今回の隕石は入射角が非常に小さかったために大気の通過距離が大変長かったことが幸いし、落下前に爆発してくれたのです。

大気という壁に衝突して爆発したのです。

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