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今夜,流星绽放

2020-08-12 15:54:34 来源:世界新闻网 责任编辑:张春 点击图片浏览下一页

世界新闻网讯:8月12日晚,北半球夏季最值得期待的天象——英仙座流星雨即将在夜空上演。根据国际流星组织的预报,8月12日21时,英仙座流星雨出现极大,每小时预计会有100颗流星(ZHR=100)绽放天际,妆点星空。

2019.8.12英仙座流星雨  ▏图源:Petr Horálek

流星雨与星座

英仙座流星雨是北半球三大流星雨之一,另外两个分别是:象限仪流星雨双子座流星雨。漫天飞舞的流星雨怎么会和固定的星座产生联系呢?

要搞清楚这件事情,就要先聊聊流星雨是怎么来的。

太阳系大家庭中是由“家长”太阳和它的“孩子们”共同组成。它的“孩子”有行星、矮行星、小行星、彗星和流星体等,它们都独自绕太阳公转。其中流星体的个头最小,小的流星体要远小于一颗米粒,最大的也不会超过1米。有些流星体的轨道相似,只是过近日点的时间不同,这样的流星体被称为“流星群”。

流星群经过地球附近时,部分流星体高速闯入地球大气中与之摩擦生热而烧蚀,受热后的流星体表面熔融剥落,形成了流星尾迹。这样的事情每时每刻都在发生,但大多数肉眼都看不见。部分流星体进入大气层后会像一道亮光划过天空,形成肉眼可见的光学流星,其中特别亮的那些被称为“火流星”。当流星群和地球相遇时,大量的流星体在很短的时间间隔内先后进入地球大气层,就形成了流星雨。英仙座流星雨即以出现火流星数量最多而闻名。

英仙座流星雨极大期时,地球(蓝色)与流星群(弥散白色小点)轨道最近  ▏图源:国际流星组织网站

由于透视效应,原本轨道近乎平行的群内流星体在进入大气层时,从地面上看起来就像从空中的一个点射出的。就像站在平行的铁轨中间,向远处看去,铁轨看起来会相交在很远的地方。这个点被称为流星雨的辐射点。不同流星雨辐射点的位置不一样,因此就根据辐射点所在的星座或附近的恒星来命名流星雨,比如前面所说的英仙座流星雨、双子座流星雨等,它们也被称为英仙座流星群、双子座流星群等。

平行铁轨相交示意图  ▏图源:网络 

流星雨与彗星

对流星雨的观测可以推算出流星群的轨道。在19世纪,天文学家就发现了一些流星群的轨道跟有些彗星轨道相似,比如猎户座流星群和宝瓶座η流星群的轨道和哈雷彗星的轨道相似。后来也发现流星群和彗星尘的物理-化学性质相似,因此推断,彗星不断“蒸发”出的彗星尘散布在其轨道上形成了流星群。伴随彗星回归,其对应的流星雨会出现爆发现象也证明了此观点。

不同的流星群在不同轨道运行,当地球靠近流星群轨道时就会有相对应的流星雨出现。地球分别于10月和5月靠近哈雷彗星的轨道,对应出现的是猎户座流星雨和宝瓶座η流星雨。

产生英仙座流星雨的流星群则来自斯威夫特-塔特尔(109P/Swift-Tuttle)彗星,这是一颗周期彗星,每次回归都会在轨道上留下新的流星体。每年的7月中旬至8月下旬,地球会穿过这些流星群的轨道,群内流星体从英仙座方向高速冲击地球大气层,从而为北半球带来了绚丽的流星雨。

斯威夫特-塔特尔(109P/Swift-Tuttle)彗星

发现者:Lewis Swift和Horace Pamell Tuttle分别在1862年7月16日和19日独立发现。

周期:133年

轨道半长径:26.092AU

近日点:0.9595AU

远日点:51.225AU

斯威夫特-塔特尔彗星(紫红色)与地球(蓝色)轨道示意图  ▏图源:维基百科

说起威夫特-塔特尔彗星的发现观测历程,可谓是跌宕起伏,充满了中国元素。记载表明这颗彗星早在公元前69年和公元188年就两度被中国古人观测到过。1737年,清王朝乾隆年间,就职于钦天监的德国传教士伊格纳提乌斯·凯格勒Ignatius Kegler)在北京沙河首次利用天文仪器发现并测量了该彗星,比1862年Swift和Tuttle的发现足足早了125年。可惜的是,限于当时的观测和计算水平,这颗本应属于中国本土发现的彗星与我们失之交臂。

斯威夫特-塔特尔彗星彗核直径有26千米,大小是撞击地球引起恐龙灭绝的小行星的两倍,它在近日点时距离地球轨道最近可达0.0009AU(13万千米)。如此近距离的“接触”,是否会对地球造成威胁呢?

天文学家在考虑了历时2000多年的观测记录后计算表明这颗彗星的轨道非常稳定,在未来的2000年里对地球不构成威胁。斯威夫特-塔特尔彗星下一次回归时,预计将于2126年8月5日到达离地球最近位置,距离为0.153AU(2290万千米),这是一个安全的距离。

观测历史

中国文献记载,英仙座流星雨最早观测记录发生在公元前36年,之后公元8世纪至11世纪都有零星记录。爱德华·海斯(Eduard Heis)是英仙座流星雨计数观测的第一人,1839年观测统计英仙座流星雨数量可达160颗/小时。

现代在流星雨预报中使用天顶每时出现率(ZHR)来描述可能的流星数量。其定义是在观测条件非常好(目视极限星等可达6.5等),且辐射点位于观测者头顶时,观测者每小时能看到流星的最大数。

历史观测数据表面英仙座流星雨的流量并不总是稳定的,低迷时也曾只有每小时廖廖数颗(1911年-1912年),当时人们甚至怀疑那是英仙座流星雨的“告别演出”。幸好后面的统计数量又恢复了正常,并且在1920年母体彗星位于远日点附近时大爆发,达每小时200颗以上;母体彗星再次回归的1992年和接下来几年,极盛期ZHR都能达到200或以上。21世纪以来,英仙座流星雨也很少让人失望,极盛期平均ZHR能达到100左右。

不过,虽然这次流星雨预报的ZHR可达100甚至更高,但实际受到天气、城市灯光、辐射点位置、流星亮度等情况影响,实际每小时能观看到的流星数量会比这个数字少很多。

英仙座流星雨观测指南

 特点

观测环境适宜

英仙座流星活跃在7、8月,夜间气温较高比较适合观看流星雨。

速度快

英仙座流星雨的流星体进入大气的速度为59千米/秒(21万千米/小时),约是地球上最快的飞机速度的28倍。

亮流星多

明亮流星的比例高,偶尔还有更亮的火流星。

余迹明显

流星体在高层大气中快速运动而烧蚀,产生的离子消失在流星体轨迹附近,形成余迹,在轨迹上留下了淡淡的条纹,像飞机飞过后在天空中留下的痕迹。

颜色丰富

英仙座流星雨经常会出现绿色或偏红的彩色流星(颜色来自前端大气中分子/原子的激发,以及流星体本身的各种金属原子的激发)。

 观测方法与注意事项

观测地点选择

所选的观测地需满足当夜天气晴朗、灯光影响小、视野开阔四周无遮挡、安全。

观测准备物品清单:

垫子或躺椅,食物和水,驱蚊虫药水,红光手电,录音设备(记录流星雨数量)。

观测时间

8月12日晚21时至第二日清晨。

观测方法

目视直接观看。躺在垫子或躺椅上,保持尽量多的天空在视线内(不要盯着辐射点看)。月亮升起后,视线要避开月光。观看中途需要照明,可以使用红光手电,避免眼睛受亮光影响后还需要再次适应暗夜环境。

注意事项

野外观看时需注意防蚊虫和野生动物;野外观看地点不能选在公路、铁路和河流边,观看流星雨时一定注意安全。

参考文献

[1] 国际流星组织,www.imo.net

[2] 天文学教程第二版,胡中为、萧耐园

[3]   "JPL Small-Body Database Browser: 109P/Swift–Tuttle" (last observation: 1995-03-29). Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 2011-05-09.

[4] Stephens, Sally (1993). "on Swift–Tuttle's possible collision". Astronomical Society of the Pacific. Archived from the original on 2012-05-25. Retrieved 2008-08-25.

作者简介

胡方浩,中国科学院紫金山天文台工程师,科普部科普主管。

撰文:胡方浩

主编:毛瑞青

轮值主编:赵海斌

编辑:王科超、高娜


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