本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
太陽系中隨時都運行著難以計數的小天體，每時每刻我們的地球都面臨著被這些小天體撞擊的風險，幸運的是，由於有大氣層的保護，絕大部分撞擊地球的小天體都對我們構不成威脅。然而大氣層卻無法阻止那些大質量的小天體，它們可以輕易地突破地球的「防線」，並化身為巨大的隕石狠狠地砸在地球上。
雖然很少有人能夠親眼目睹隕石是如何撞擊地球的，但是從相關的視頻資料中，我們都可以看到，隕石砸在地球上之後，通常都會發生非常猛烈的爆炸，並產生巨大的蘑菇雲，整個場面就像是核彈爆炸一樣。那麼問題就來了，隕石砸在地球上為什麼會爆炸？難道隕石不是石頭嗎？
研究表明，隕石的主要成分是矽酸鹽，其本質就是一塊普通的石頭。那麼一塊普通的石頭，為何會像核彈一樣爆炸呢？今天我們就來講一下，隕石爆炸的原理是什麼。
隕石砸在地球上所發生的爆炸，其實是隕石釋放自身動能的現象，根據動能公式 （Ek = 1/2 x MV^2） 可知，一個物體的動能與其自身的質量和速度密切相關，相對而言，速度對動能大小的影響更加明顯。
隕石的速度有多快呢？數據表明，那些遊弋在太空中的小天體，其速度通常都是每秒鐘幾十公裡，而在特殊的情況下（比如說小天體與地球正面對撞），它們與地球的相對速度還可以在疊加效果下達到更高。
為了方便理解隕石的動能究竟有多大，我們不妨來做一個簡單的計算，假設有一顆質量為1千克的隕石，以每秒鐘50公裡的速度砸在地球上，那麼它釋放的動量就是 1/2 x 1 x 50000^2 = 1.25 x 10^9 焦耳，這大約相當於299噸TNT當量。
需要注意的是，這只是質量為1千克的隕石所具備的威力，而那些在地球上引發災難的隕石，通常都是以多少噸來計算，其中最引人注目的無疑是6500萬年前的那顆使恐龍滅絕的隕石了，根據科學家的推測，這顆隕石的總質量高達2萬億噸，其釋放出的能量大概相當於當年在廣島爆炸的核彈的100億倍。
因此可以說，隕石確實是石頭，而且通常都是一塊普通的石頭，之所以隕石砸在地球上之後，會像核彈一樣爆炸，其實是因為隕石擁有較大的質量以及極高的速度。
那麼這些動能是怎麼形成爆炸的呢？
先來看一個概念——內能，內能是物體的一種固有屬性，是指物體內部所有微觀粒子的能量總和，包括勢能、動能、化學能以及原子核內的能量等等。在隕石撞擊地球的過程中，物體的內能變化主要體現在微觀粒子的勢能和動能上，這裡簡單講一下。
在電磁力的作用下，一個物體內部的微觀粒子之間既存在著引力，又存在著斥力，具體如下圖所示（圖中的橫坐標 r 表示分子間的實際距離，r0 分子間的正常距離）。
正常情況下微觀粒子之間的引力和斥力處於一個平衡的狀態，這時可以認為這些微觀粒子的勢能可以忽略不計，而如果微觀粒子間的距離出現了偏離，這些微觀粒子的勢能就增加了。我們可以看到，微觀粒子之間的距離越近，那麼它們之間的斥力就越大，相應的勢能也就越高。
關於微觀粒子的動能，相信大家都比較熟悉了，簡單地講就是，一個物體的溫度高低是由其內部微觀粒子熱運動的激烈程度來決定，也就是說，一個物體內部微觀粒子的平均動能越高，這個物體的溫度就越高。
當隕石撞上地球時，一部分動能會以衝擊波的方式得到釋放，其他的則在隨後的形變過程中轉化為撞擊區域中所有物質的內能（包括隕石自身以及地球表面上被撞擊區域的物質），使其內部微觀粒子的動能和勢能得到了極大的提高。
微觀粒子的動能的提高，就相當於物質溫度的提高，而當動能轉化完畢後，在強大斥力的作用下，微觀粒子的勢能又會轉化為微觀粒子的動能，這無疑會進一步提升物質的溫度。上述的過程表現在宏觀層面上，就是，這顆砸在地球上的隕石在極短的時間內釋放出了大量的能量，同時又產生了熾熱的高溫，換句話來來講，就是這顆隕石像核彈一樣爆炸了。
順便講一下，不少人都認為在隕石在墜落過程中的「燃燒」，是因為其自身與空氣的摩擦而產生的熱能導致的，然而事實並不是這樣。實際上的情況是，高速運動的隕石會劇烈地壓縮前方的空氣，從而導致隕石溫度的迅速升高。
其實這也是一個動能轉化成內能的現象，對於一些結構較為鬆散的隕石而言，在墜落過程中，當其內能累積到自身結構無法承受的程度時，就發會生凌空爆炸，在2013年2月15日拍攝到的「車里雅賓斯克隕石」就是一個典型的例子。
好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`
（本文部分圖片來自網絡，如有侵權請與作者聯繫刪除）