划过星海(上)

流星向来都带有浪漫色彩,许多影视作品加入“流星”元素总能捕获不少观众的心,像《流星花园》,还有“一起各种看流星雨”系列。现实中的流星到底是什么样的呢?流星雨真的是哗啦啦地下吗?如果想看流星雨,应该准备些什么呢?

你不论是想八卦我吹水的故事或是想认真get科学知识,还是打算21世纪20年代的第一年要跟喜欢的人一起去看一场难忘的流星雨(偷笑),接下来一定有你想要的东西!

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流星雨(图源:网络)


Part 1 流星那些事


- 诶,你有空吗?

-- 怎么啦?

- 想问你个问题。

-- 哈哈你问。

- 流星是什么?

-- 这个说来话长了……

- 你说嘛!

-- 那我问你哈。都说流星是烧的一团火球,那火球中间的那坨本体是啥你知道吗?

-石头?

-- 不全面哦,给你普及一下。流星的本体按来源可以分为“天然的”和“人造的”两类

-还可以人造?好帅啊!

-- 别急,咱先说天然类的。天然类的居多,都是散落在宇宙空间中的流星体

,这些流星体主要跟彗星和小行星有关,比如彗星在行进时被太阳风*冲刷遗撒下的尘埃,有些可能是彗星瓦解的彗核*,有的或许是小行星碰撞后留下来的碎片,当然也有一部分是太阳系形成初期就一直遗留在空间中的星际尘埃……这些流星体大小各异。

-那人造的呢?

-- 人造的其实是太空垃圾,就是那些残留在地球周围的废弃人造天体及其碰撞后产生的残骸。


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人造卫星概念图(图源:网络)

- 所以总的来说,流星本体就是的尘埃碎片咯?

-- 对的。

- 那碎片怎么就烧起来成流星了?

-- 当这些尘埃碎片因为它们自身的或地球的运动误打误撞闯入地球大气层时,因为速度很快,受到大气层阻力与大气中的分子猛烈摩擦发热发光,这就燃烧起来啦。形成的轨迹在地面上看是一条划过天空的亮线,这就是流星。

- 哇,原来是这样。是不是任何东西从天上掉下来都会这样燃烧?

-- 基本上是的。像载人飞船的返回舱,通过地球大气时也是像一颗流星似的划出一道光。所以说地球大气层是最好的保护屏障,保护我们免受小型天体的撞击。

- 那……如果我从天上掉下来是不是也可以变成一颗流星?

-- Em...确实是这样的。

- 哈哈不过我可能就烧没了。

-- 你这么说我想起个事,你听说过流星葬吗?

- 是把遗体从高空扔下来变成流星吗?

-- 哈哈哈没那么粗暴,是把骨灰带上高空撒下来变成流星。

- 太帅了,我觉得我可以。

-- 成本挺高的……

[注解]

太阳风:从太阳上层大气射出的连续不断的高速等离子体带电粒子流,运动速度为200-800km/s。在不是太阳的情况下,这种带电粒子流也常称为“恒星风”。

彗核:彗核通常被认为是彗星中心的固体部分,核心由岩石、尘埃和冰冻的气体组合成。



Part 2 流星很多吗?


- 哎,认真想想我好像没看见过流星,是不是形成流星的尘埃碎片很少啊?

-- 当然不是,你没看见不等于人家不存在呀!其实流星并不是很罕见,如果用高灵敏度天文望远镜全天观测,每天冲入地球的大气层的流星有几十万颗。

- 几十万颗?!那为什么我没看见?

-- 很重要的一点,人眼的感光能力是有限的,每天到访地球的流星大多数都是些很小的尘埃颗粒,它们燃烧发出的光微弱到不足以让你看见。有了这个限制,每天到访地球的那么多流星中只剩几千颗是肉眼可见的……

- 那也有几千啊!应该也时不时能看见才对啊。

-- 我还没讲完。又由于地域限制,每个地方每天可以在有效时间看到的只有几十颗左右

- 有效时间?

-- 对啊,比如很多流星光较弱,白天天空那么亮你咋看?

- 那只要到了晚上就一定能看见了吧?

-- 也不一定,还得考虑晚上周围灯光的影响,光污染也会对眼睛感光造成很大影响。就像观星一样,只有周围越黑暗,我们捕捉到天上的光才能越亮。还有一个很现实的问题就是:谁没事总是盯着天看呀!

- 这样啊……那如果我找一个光污染很小的地方,天气很好而且一个晚上盯着夜空呢?

-- 如果算上你视野范围限制和开小差,通常情况下,一晚上下来能肉眼看见10-20颗流星。

- 好吧。条件真苛刻,怪不得抬眼就是一颗流星的好事轮不到我。对了,我很好奇,之前你说每天有几十万颗流星,这个数量一直很稳定吗?

-- 哈哈也不是,这个数值只是平均值。受地球自转和公转线速度方向叠加或抵消影响,一般黎明的流星数量比黄昏多。受公转轨道在星际空间所处位置影响,咱们北半球4月流星少,9月流星多

- 那你说的这些会不会影响我们看到的数量?

-- 当然了。



Part 3 心心念念的流星雨


- 那,有没有什么时候流星数量会比较多呢?那样的话我们可能看到的流星也就多很多了。

-- 哈哈还是有的,比如大家心心念念的流星雨。

- 啊!流星雨!感觉虽然很美,但是好神秘啊……

-- 你知道流星雨跟其他伶仃的流星有什么区别吗?

- 流星雨……流星数量更多!

-- 不一定哦。

- 啊?那不然为什么叫流星雨?

-- 这不过是个约定俗成的名称罢了。当然,某些流星雨还是很密集的。

- 某些?为什么是某些?具体又是哪些?

-- 你先等等,我刚刚问你那个问题还没解决呢,你先听我从头讲起嘛。

- 好吧。你说。

-- 多数时候出现的流星都很零星,出现的时间和方向没有规律可循,说白了就是些在太空中乱跑的石头,概括来就是“很偶然”,所以这类流星有个名字——偶发流星,也有称偶现流星。

- 这么说,有比较乖的流星体咯?

-- 聪明!那些比较乖的流星体会成群结队跟着它们的妈,也就是母天体,在比较确定的轨道上跑,这就形成了流星群。因为这些流星体都是它们妈一路跑一路遗撒出来的,所以这条轨道也被称作“遗撒带”

- 哈哈就像一个人背着一袋大米在跑,米袋穿了个洞,一路跑米就一路撒出来。

-- 嗯对。如果这条轨道跟地球轨道相交,当地球运行到交汇位置时,这些流星群的部分成员就会进入地球大气成为我们所说的流星雨,这类流星也有个名字——群内流星

,可以理解为属于某个流星群的流星。

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地球周围所有遗撒带模拟图(图源:截取自Meteor Shower)

- 那这样看来,虽然我们在地面上看流星雨是流星体自己冲进大气层的,但宏观上看其实是地球自己冲进了石头堆。

-- 是的!此外呢,流星群固定的轨道让流星雨的出现有特定的具周期性的时间和可预测的数量,所以预报一场流星雨的数据是可以实现的

- 那看来流星雨也没那么神秘,反而比起偶发流星要好预测多了。好了,你现在可以回答我之前问的“‘某些’为什么是某些?具体又是哪些?”了吧?

-- 嗯……先回答你第一个吧。并不是每一场流星雨都可以看到很多流星哦,这跟地球能撞到多少个石头有关,冲进流星体数量多的流星群确实会使得出现较亮流星的概率增加,我们能看到的流星也会多很多,但如果流星群本身就没几块石头那一切不都白搭嘛!

- 这样说来,有时一场流星雨下来我们看到的群内流星还不如偶发流星多,好亏啊!

-- 哈哈对。

- 继续回答:哪些?

-- 啊,嗯……突然不想回答了。

- 为啥?

-- 你一年365天蹲在外面看流星,总结一下就知道啦!

- ?!

-- 自己发现多有意义!像以前的人们一样……哈哈哈哈

- 你够了……



Part 4 那颗流星好亮!


- 你真没意思……

-- 哎呀,我总会跟你讲到的嘛。诶……给你看个东西!

- 不看!

-- 哎就一眼,猜猜它是啥。

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火流星(图源:网络)

- 诶?为什么感觉这颗流星那么亮?

-- 这种流星叫火流星。当流星体质量比较大,一般大于几百克吧,也有小一点的,进入地球大气后来不及在高空燃尽然后继续闯入稠密的低层大气,以极高的速度和大气剧烈摩擦,发出十分耀眼的光芒。有些火流星亮到白天都可以看见。

- 那火流星可以预测吗?

-- 这个真没法预测,因为形成火流星的流星体再怎么说也不大,监测上没法十分精确,而且一个较小的流星体闯入地球大气后的燃烧情况受很多因素影响无法精确判断,人们只能看它自己的表现。

- 好吧。

-- 话说回来,预测多没意思啊,就当是上天送来的一个小惊喜吧!

- 普通流星也会发光,那多亮才能算得上是火流星啊?

-- 根据国际流星组织火流星资料中心(IMO FIDAC)的资料,所有经过天顶修正*后亮度比-3等亮的流星都被定义为火流星。

- 我对数值没啥概念,-3等大概是多亮啊?

-- 大概是金星的亮度吧,所以大概就是比金星亮

- 既然火流星燃烧那么剧烈,会不会留一条长长的尾巴啊?

-- 是会的哦。当火流星穿越地球大气高层时,在其穿越途中会形成云雾状光带,这个咱们称之为“流星余迹”,当余迹被掩没时,又会出现烟柱似的尘埃余迹,可以持续数个小时。有的科学家还在考虑用这个余迹来通信*呢。

- 火流星太帅了!诶,那如果火流星在大气中没烧完掉到地上,是不是就成陨石了?

-- 哈哈是的。2019年10月11日0时16分左右,有一颗火流星坠落到中国时挺多哈尔滨、长春等地的人们目击到,空爆中心位于内蒙古通辽市东北75公里左右。那也是一次小行星撞击地球事件。

- 诶?我怎么不知道。

-- 可能你没留意新闻吧。

- 嗯……火流星会不会比普通流星持续的时间长点?

-- 这个不好说,不过我目睹的几次火流星都长达2-4秒,比普通流星划过的时间长挺多的。

- 哇!你竟然见过火流星!太幸运了吧!

-- 哈哈,一般到了流星雨的时候,火流星出现的可能性会大很多,但还是很少有。

- 我还要听那几次目睹有什么有意思的事!

-- 2018年我在北京柳沟看双子雨的时候遇到的一颗火流星在空中划到一半炸了,炸成三四个小流星继续划了一段距离,整个过程持续4-5秒,那次真挺壮观的。

- 流星还会炸?

-- 当然啊,主要是因为温度太高导致解体,我们称之为“爆闪”。去年(2019年)我看双子雨的时候遇到一颗掠地火流星,在很低的高度角*沿着几乎平行于地平线的轨迹滑行了3-4秒,也很壮观哈哈……

- 哼我酸了,为什么你去看流星雨都不叫上我?

-- ……而且你知道吗,

火流星都有不同的颜色,有蓝绿色的,有黄色的,也有偏红的,这取决于组成流星体的元素……

- 喂!叫你啊!诶!

-- ……简单来说就是化学里的焰色反应。啊嗯,怎么了?

- ……

-- 嗯?

- 你这人怎么那么讨厌!我说,看流星雨这种好事都不告诉我!

-- 啊……哦,以前,我不知道你对流星感兴趣嘛,看你也不像喜欢天文的女孩。

- 谁说的!我可喜欢了,经常去看星星。我的梦想就是能好好看一场流星雨。

-- 哈哈其实看到流星不难的。

- 可算了吧,哎。你什么时候告诉我哪些流星雨最值得看?

-- 哈哈哈你还惦记着那个问题啊。这样吧,下次你请我喝一杯陨石拿铁我告诉你。

- 你!切,不问了。


[注释]

天顶修正:通俗来说就是通过模型计算排除因大气消光作用对视觉上流星亮度的干扰,还原其真实亮度。

流星余迹通信:流星余迹的电子密度很大,犹如一个金属圆柱体,对无线电波具有反射作用,科学家们正是利用这种反射作用来进行远距离通信——把载有某种信息的无线电波对准流星余迹,经它的反射后为远在千里之外的接收站所接收。

高度角:观测者所在的点至观测目标的方向线与水平面间的夹角,是三角高程测量中计算两点间高差的主要观测量,在天文观测中也是很重要的描述目标位置的参数。高度角的取值范围是0-90°,地平为0,天顶为最大值90°。


(To be continue…)


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