双子座流星雨每年12月中旬来临,今年将在13日晚上至14日清晨之间达到极大。

“带你去看流星雨,落在这地球上,让你的泪落在我肩膀”,二十年前,电视剧《流星花园》主题曲传遍大街小巷。一起看流星雨,成为多少少男少女你侬我侬的浪漫梦想。关于流星雨,你知道有哪些硬核知识吗?

撰文 | 李明涛

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流星、流星雨和流星暴有什么关系?

我们所在的太阳系是个热闹的大家庭。除了太阳、八大行星及其卫星、矮行星之外,还存在浩如烟海的小不点们――小行星和彗星,更小尺寸的微流星体,以及微米尺寸的宇宙尘埃。

地球、小行星、彗星、微流星体、宇宙尘埃都围绕着太阳运行,他们的轨道存在交叉。如果他们在相同的时间和相同的地方相遇,就就会造成一起太阳系“交通事故”。

彗星是由水冰和岩石构成的脏雪球,一般会在大气层中解体。小行星主要由固态岩石构成,直径百米以上的小行星通常会直接穿过大气层,抵达地球表面,产生撞击坑,并伴随强烈的冲击波、热辐射、地震和海啸等灾难现象。小尺寸小行星则会在大气层中解体、空爆,形成明亮火球,并伴随轰隆隆的爆炸声。

基本概念 / 美国流星学会

流星是毫米级至厘米级尺寸的微流星体高速进入大气层,挤压摩擦大气导致小行星表面温度升高,烧蚀引起的发光现象。大部分流星解体高度在80-120公里高度,并且不会伴随声音。

流星雨 / breezyscroll.com

流星雨是成群的流星与地球相遇。人们看到大量流星从夜空中某一点迸发并坠落的现象,该点也被称为流星雨辐射点,通常以流星雨辐射点所在天区的星座命名流星雨。比如狮子座流星雨、英仙座流星雨等。当流星雨超过一定强度(比如每小时天顶流星数超过1000颗),就可以称为流星暴。

02

流星雨从哪里来?

流星雨的母体一般为彗星,也有流星雨的母体为小行星。

彗星是水冰和砂砾构成的脏雪球。在靠近太阳时,升华的水冰会携带砂砾脱离彗星表面。随着引力和光压等扰动作用下,砂砾逐渐散布在彗星运行的轨道上,形成一个布满砂砾的椭圆条带。当地球穿过这条砂砾带时,就会发生流星雨现象。

地球穿过彗星轨道 / skyandtelescope.org

双子座流星雨的母体为3200 Phaethon小行星。为什幺小行星会成为流星雨的母体,至今还没有完全解释清楚。其中一种解释是,3200 Phaethon小行星可能在很久以前经历了一次严重的太阳系“交通事故”,从而产生了大量溅射物,散布在运行轨道上。

3200 Phaethon小行星轨道 / earthsky.org

此外,3200 Phaethon小行星是近日点最靠近太阳的小行星之一,最近距离仅约2900万公里,比水星到太阳的距离还近一倍。受到太阳光的蒸融,3200 Phaethon小行星在靠近太阳时会出现一个小的尘埃尾。

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世界上有哪些知名的流星雨?

象限仪座流星雨、英仙座流星雨和双子座流星雨被称为北半球三大流星雨,每小时天顶流星数量均超过100颗。

流星雨时间及母体 / NASA

狮子座流星雨也是极富盛名的“流星雨之王”。它的强度呈现出明显的周期特征,流星雨平时强度较低,大约每小时10至15颗流星,但平均每33至34年,狮子座流星雨就会出现一次高峰期,流星数目可超每小时数千颗,形成流星暴。

1883年,狮子座流星雨迎来了一次超强爆发,创下了每小时10万颗流星的强度记录,让狮子座流星雨收获了“流星雨之王”的美名。

狮子座流星雨1883年超强爆发 / Adolf Vollmy

狮子座流星雨上一次爆发是在2001年左右,据事后统计, *** 时候每小时接近9000颗流星从天空划过。预计狮子座流星雨下一次爆发在2034年左右。

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流星有哪些颜色?

细心的你可能会发现流星有不同的颜色,不同颜色的流星有什么区别呢?其实流星颜色是流星体的化学成分及反应温度的体现,不同成分的流星穿过大气层时,会显示出不同的颜色。

流星颜色与物质成分 / ALMA

流星体的主要成分为钙、镁、钠、铁、硅等元素。不同元素在烧蚀时会发射出不同波长的光。比如,钙原子发生紫色的光;镁原子发出蓝绿色的光;钠原子发出橘黄色的光;铁原子发出黄色的光;硅原子发出红色的光。空气中众多的氮氧原子则发出红色的光。

流星的颜色还与烧蚀温度相关。很多流星在初始阶段往往会拖着一条绿色的尾巴,对应着高层大气中氧原子的发射谱线。随着温度的升高,流星本体受到更多烧蚀,逐渐呈现出流星本体物质的发射光谱特征。不同物质成分的烧蚀温度不同,进一步增加了流星光谱的复杂性。

05

流星雨会危害航天员安全吗?

空间站被流星击中的几率非常低,但并不等于没有可能性。

奥林巴斯1号是1980年代欧空局的通信卫星,在当时是有史以来建造的最大的民用通信卫星。1993年8月11日至12日英仙座流星雨的高峰期,这颗卫星姿态失控并开始旋转。据推测可能是被斯威夫特-塔特尔彗星(109P / Swift-Tuttle)的碎块击中并损坏。最终,奥林巴斯卫星被送到了“卫星垃圾场”――GEO丢弃轨道。

奥林巴斯1号通信卫星 / ESA

在航天发射窗口选择时,会尽量规避流星雨峰值时刻。1997~2002年正值狮子座流星雨33年一次的回归期,产生这一著名流星雨的母体彗星Tempel-Tuttle回到近日点,由于与地球轨道非常接近,聚集在彗星前后的流星体微粒以高速喷向地球,产生远超平时的流星暴。在此期间发射或运行的航天器,势必要考虑可能来自于流星暴的影响。中国科学院空间环境预报中心专家预测发现,“神舟”一号飞船原定发射的1998年11月18日北京时间7:00,正逢狮子座流星暴最强期,而2天后的11月20日7:00流星暴则已结束。

“神舟一号”发射 / 网络

当时飞船应用系统总设计师顾逸东问道,18日遇到流星雨的概率是多少。空间环境预报中心主任龚建村说,18日发射,风险为100%。推迟24小时,风险为6%。推迟48小时,风险近乎为零。他们据此建议飞船推迟2天发射,保障了“神舟”一号的安全运行。

06

流星雨一定发生在晚上吗?

不,白天也有流星雨。

只不过白天光线过于强烈,人们通常无法看到白天发生的流星雨。现代科学家借助流星雷达等设施,已经可以研究白天发生的流星雨。

六分仪座(Sextantids )流星雨就就发生在白天,每年在9月27日左右达到峰值。由于发生在白天,六分仪座流星雨的辐射点非常靠近太阳,是最难观测的流星雨之一。需要佩戴护目镜才能观测六分仪座流星雨,否则眼睛可能受到耀眼阳光的伤害。此外,也可以在日出之前观看六分仪座流星雨,最佳观测时间为凌晨4点半。

NASA全天空火球网捕获到的白日流星 / NASA

07

古人见过流星雨吗?

是的,古人不仅见过流星雨,还做了详细记录呢。

中国是最早记录流星雨的国家。《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载。《左传》中有“夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨”的表述,所记载的流星雨发生在鲁庄公七年(公元前687年)四月,是世界上最早的天琴座流星雨记录。

《左传》关于天琴座流星雨记载 / 网络

有专家统计,我国古代与流星雨有关的记录有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。

关于流星雨的动人场面,中国古记录也很精彩。南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年三月,月掩轩辕。有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”

作者简介

李明涛,中国科学院国家空间科学中心研究员,主要从事人造/自然天体轨道力学、行星防御与利用研究,业余时间做行星防御科普。

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