流星雨:陨石降雨般陨落

时间是 1966 年 11 月 17 日凌晨大约 3 点钟,地点在美国西部。那是个晴天,天色暗淡,天上缀满星星。每分钟都有流星划过长空,留下一道道闪光。人们以越来越浓厚的兴趣仰望星空,数着星星。每分钟有 2 颗⋯⋯ 后来每分钟有 5 颗⋯⋯10 颗。1 小时后,划过星空的闪光每秒钟不止 1 道。到凌晨 4 点 30 分,这类闪光每秒钟增加到 20 道,或每小时 7.2 万道。这类闪光多得再也数不清啦!闪光以令人眼花缭乱的速度划过长空。到凌晨 5 点钟,流星的陨落像暴风雨似的,每小时有 15 万颗流星划过长空(即每

秒 40 颗)。这情景犹如天体放烟火(天国的隆重庆典)似的,十分激动人心。

这场 20 世纪最壮观的流星爆发事件持续了约 1 个小时,后来随着拂晓时刻的到来,流星陨落的数量逐渐减少而成为下“毛毛雨”了。您仍然在那儿依地躺着,亲眼所见的这一流星事件使得您眼花缭乱,而且很想知道, 在这之前为什么人们对这一即将到来的令人惊奇的事件一无所知。您没有得到任何前兆,绝不是因为新闻媒体一时疏忽。您之所以事先对 1966 年这场奇异的狮子座流星雨一无所知,是因为任何人都不知道这场流星雨即将来临。为了了解为什么即便是流星雨领域的专家都未能对这场流星雨作出预测,您必须具有流星方面的一些基本常识。

流星:星际碎片

流星是一块岩石、一块金属或者这两者的结合体高速进入地球大气层,并由于其与大气层所产生的摩擦而开始闪光。当在天空中出现肉眼都看得见的一道闪光时,我们都知道,这是流星和它的余迹。在进入地球大气层前,这块空间碎片通常叫做流星体。令人难以理解的是,我们所见到的飞快地掠过天空的大部分流星都比一颗沙子还小。我们的肉眼能见到这些流星,只是因为它们的运动速度超过每秒钟 40 英里(即每秒 64 公里),而且燃烧起来十分耀眼。较大的流星掠过天空时看上去像一团火似的。因此,将它们称作火流星。有时,有些流星燃烧起来可以像一轮明月那样明亮,有的甚至是满月亮度的 100 倍。有时,流星还会在半空中爆炸破裂。多数流星在大气层中完全烧毁。然而,如果流星足够大(指拳头那样

大,甚至更大些),就会在尚未烧成灰烬之前,落到地球表面上。从世界各地看,每 2 小时大致有 1 颗流星陨落到地球表面上。陨落的流星叫陨星。有些人收集陨星,尽管往往很难将陨星与起源于地球的地面岩石区分开。金属陨星(主要成分为铁)比陨石容易识别。

既然每 2 小时就有 1 颗陨星陨落在地球上,您也许想知道,我们是否应当呆在家里或者戴好防撞头盔或随身带上钢伞来保护自己。显然这完全没有必要。您被雷电击中的可能性比被陨星落到头上的可能性高得多。有报道可查的,被陨落的流星打伤或打死的情况极为罕见。1992 年 10 月 9

日,在美国纽约州皮克斯基尔有一辆汽车被 1 颗 3 磅重的流星击中。幸运的是,没有任何人员受伤,但汽车被打坏了。

流星雨与流星暴

几乎所有夜晚,抬头凝视没有月光的晴空的 1 个小时,就可以看到流星。它们是偶现流星,一些大小不规则的空间碎片碰巧进入地球的大气层

(在理想观测条件下每小时约出现 7 颗可探测的偶现流星)。一年有十来次,流星以高速掠过天空,这类事件一般可以预测;它们在每年同一时刻出现。这些流星是一些大小不规则的碎片,更确切地说,是因为当地球绕太阳公转时定期穿越过这条密集粒子带。这样一来,流星活动增加,称作流星雨(有时,地球会遇到一阵突如其来的、不反复出现的密集的流星, 然而本文所说的流星雨指每年出现的或反复出现的流星雨)。

在流星雨高峰时刻每小时通常出现流星 10 次或更多次。如果流星出现

次数太高(也许 1 秒钟 1 次或数次,对每秒具体次数不作规定),则这类流星事件称为流星暴。

彗 尾

流星雨的起因是彗星,尤其是穿过地球运行轨道的彗星。彗星与行星一样,是围绕太阳运行的太阳系的一员,然而具有明显拉长的彗尾或椭圆轨道:太阳明显偏向一端。彗星由水冰(由水直接结成——译注)与少量石块、金属与尘埃组成。美国哈佛观测所与史密森尼观测所的弗雷德·惠普尔将这些彗星称作“脏雪球”。

当这些直径通常不超过数英里的彗星在其空间旅行过程(这个过程从数年到数百万年不等)中接近太阳时,会变热。冰开始蒸发。在距太阳不到 2 亿英里时,形成尘埃彗尾。这种彗尾就是由在空间悬浮着且构成流星雨的物质组成,形成一个区域,在该区域的粒子沿着彗星的轨道以极慢的速度移动,而且在数年间它们所在位置没有多大变化,因此,地球沿轨道运行每年几乎在同一时刻都会穿过这个区域。

因此,流星雨与特定的彗星有关。表 1 列出其中最活跃的 9 种流星雨及其有关的观测情况。历来都数英仙座流星群与双子星座流星群的流星雨现象表现最充分(当然,在任何指定年份,诸如晴空与没有月光等具体观测条件决定着任何流星雨的观测质量)。

表 1 值得观测的流星雨(按出现顺序排列)

流星雨名称

高峰时间

活动性

(流星数/小时)

有关彗星

象限仪座流星群

1 月 3 日

110

天琴座流星群

4 月 22 日

12

撒切尔

η宝瓶座流星群

5 月 5 日

20

哈雷

δ宝瓶座流星群

7 月 28 日

35

英仙座流星群

8 月 12 日

68

斯威夫特·塔特尔

猎户座流星群

10 月 21 日

30

哈雷

金牛座流星群

1l 月 4 日

12

艾克

狮子座流星群

11 月 17 日

不定

斯威夫特-塔特尔

双子星座流星群

12 月 14 日

58

*高峰时间的逐年变化可能为 1~2 无。具体观测情况详见《天文学》或《天空与望远镜》月刊。

**逐年的活动性会有很大变化。列入记录的是多年的平均值。

表中未列出每次流星雨的有关彗星,其中多数彗星并不出名,而且一般人都几乎没有兴趣。然而,有 2 个流星群的出现则归因于一颗很出名的彗星,即哈雷彗星,这是一个宽 8 英里、土豆形的冰块团;该彗星每隔 75~ 76 年返回太阳附近(因此,这一次它于 1986 年向我们飞来)。这 2 个流星群是η流星群和猎户座流星群(见图 1)。

还值得一提的是与 8 月中旬出现的英仙座流星群有关的彗星,因为该

彗星用了 130 年时间在空间运行了一圈之后于 1992 年 11 月底 12 月初返回

太阳附近。(在 1992 年飞近太阳之前,上一次是在美国南北战争期间。) 该彗星是以彗星搜寻者刘易斯·斯威夫特与霍勒斯·塔特尔命名的。天文学家们认为,上一次出现斯威夫特-塔特尔彗尾,因为新增加彗星尘而使英仙座流星群带活跃起来,并认为 1993 年的英仙座流星群是非同寻常的,令

人十分激动的流星雨事件,也许还会是流星暴事件。(以往 30 年的英仙座

流星群毕竟是 100 多年前留下的碎片的生成物!)结果,英仙座流星群真的出现了最近几年中最耐看的流星雨事件。1 小时有 110 颗流星,出现火流星的比例很高,但未成为流星暴。1994 年也未出现流星暴。

现在,你们也许会理解,为什么未能对 1966 年 11 月的狮子座流星暴作出预测。很简单,流星雨可预测,而流星暴则不然。在发生流星暴期间, 流星从天空中似雨点般陨落,其数量太多,数不过来,因而天文学家无法进行事先的预测。形成流星暴所需的空间废弃物的密度极高,而且在流星体带内占了很有限的、难以明确划定的区域。

观察流星雨

那天,是 12 月 14 日凌晨约 3 点钟。天很冷,是个晴天。人们凝视漆黑的天空就会看到,每分钟都有一个光点掠过天空。有的短暂闪光;有的闪光时间较长,中途掠过天空,再逐渐消失。人们在亲眼目睹双子星座, 也许还可以看到有的流星体随流星雨偶尔无规律地断断续续陨落。您能说出两者的差别吗?

既然流星作为流星雨的一部分,来自在空间占有一定区域的彗星碎片带,那么这些流星而不是零星流星的起源处应在空间同一处。流星雨辐射起源处称流星辐射点。实际上,流星雨是以流星辐射点所在的星座命名的

(有时以靠近某星座的某星体命名,但这种情况并不多)。因此,英仙座流星群按英仙座起名为援救者;双子星流星群按双子星座起名为双子;公牛座流星群按公牛座取名公牛;猎户座流星群按猎户座取名猎户;狮子座流星群按狮子座取名狮子,以此类推。

作为流星雨的组成部分的流星可以在天空中几乎任何部分出现(在观察流星雨时,不要只盯着流星辐射点方向)。而且,流星确实是稍纵即逝。作为流星雨的一部分的流星,其闪光或余迹总是自流星辐射点方向发出(见图 2)。将所有流星余迹反向延长,其汇合点就是流星辐射点。零星流星没有流星辐射点。

确定流星辐射点

在观察流星雨时,数一下一小时能看到多少颗流星倒挺有意思。拿出一张躺椅,如果天冷就在身上裹条毛毯,仰靠在躺椅上,放松身子。不要用望远镜,最好用肉眼观察流星雨,这样观察起来视野最宽。冲着天空, 在一张纸上标出流星余迹,从而标出流星辐射点位置也挺有意思。有些流星雨还有五彩缤纷的流星。因为您只有两只手,一双眼睛,既要观察,又要记录,够忙乎的。为什么不与朋友一块观察“流星雨”呢?

一天中选择什么时间观察流星雨效果最佳?当然,必须选择夜间,天空晴朗,见不到月光。所选环境要暗,光污染会严重影响对流星雨壮观场面的观测效果。观察时间应尽量接近流星雨高峰时刻。而且,最好在子夜后到黎明前这段时间观察大部分流星。在这段时间,地球旋转位置在彗星散片区,地球大气层可加大流星的速度。流星燃烧起来更明亮,增加可观测情景,我们可以看到更多的流星雨的壮观场面。在子夜前,地球旋转偏离流星,因而流星总体的速度与亮度都在下降。

1966 年爆发的十分壮观的狮子座流星暴是坦珀尔-塔特尔彗星引起

的,该彗星每隔 30 年左右留下灰尘覆盖的新余迹。1833 年与 1866 年,该彗星留下的碎片产生不寻常的流星暴。然而,1899 年或 1933 年并未出现流星暴(尽管当时出现流星雨)。因而流星专家们认为,坦珀尔-塔特尔彗星已从地球的运行轨道移开,而壮观的狮子座流星暴则已成为历史。后来, 到 1966 年又出现了一次迄今最壮观的流星暴。原来狮子座流星群根本没有寿终正寝,它们再度活跃起来。

1998 年或 1999 年(很难精确地预测某彗星的轨道周期),坦珀尔-塔特尔彗星又飞近我们,又会再度出现在灰尘覆盖的犹如仙境般的靠近地球的天空中。这次新留下的碎片是否会像 1966 年那样成为我们人生中只有一次的事件呢?或者说,这次彗星事件是否会像仙境那样。谁也说不清。而到了这颗彗星重新飞近地球之后的 11 月 16 日夜晚,我打算将闹钟定时拨

到 3 点,带上睡袋或毛毯作好观察准备。如果狮子座流星群再次飞近地球, 我想好好看一看流星雨的壮丽情景。

(梦伊 译)